VxWorks培训笔记

tof  2003年1月
嵌入式开发涉及的内容
<1>硬件选型：CPU，板子架构，总线，存储方式，外设，接口
<2>软件：
 自编操作系统：编译原理，语言选择，调试工具，第三方开发工具
 高级操作系统：IDE，驱动的支持（架构），多cpu类型的支持，开发工具
 引进小部件：移植，编译环境，接口
<3>测试：开发、检验

2.VxWorks开发方式：交叉开发，即将开发分为主机（host）和目标机（target）两部分。
合并开发的例子有QNX，类似于dos下C语言程序的开发。
合并开发的优点：简单
    缺点：资源消耗量大，CPU支持（QNX最初只支持X86），非标准体系的支持

vxWorks实际采用开发模式
 Tornado提供：编辑，编译，调试，性能分析工具，是vxWorks的开发工具
 vxWorks：面向对象可以剪裁的实际运行操作系统

3.vxWorks启动方式
 <1>Rom方式 (vxWork_rom)
 vxWorks直接烧入rom
 <2>Rom引导方式（bootrom+vxWorks）
 其中bootrom烧入rom，vxWorks可以通过从串口，网口，硬盘，flash等下载
！这里的bootrom不是开发环境中的bootable，在开发环境里bootable指的是vxWorks，downloadable指application

4.调试
 <1>attach
  用来在多任务调试时将调试对象绑定到某个任务
 <2>任务级调试（attach taskName）
  单个任务的调试不会影响到其他任务的运行，主要用来调用户的应用程序。
  全局断点：在调另一任务或本任务时，系统运行本任务断点，则停下。各任务要配合使用。
  任务断点：调本任务时，系统运行到本任务断点，则停下。如果没有attach到本任务，不起作用。
  一次性断点：跑到一次之后自动删除。
 <3>系统级调试(attach system)
把所有task和系统core、中断看成一个整体，可用于调试系统和中断。对中断调试，如果不是系统级调试，无论是那种断点都不起作用
 ！wdbAgent不在调试范围内，当任务级调试时工作在中断方式，系统级调试工作在轮询方式。
 ！可是使用命令行方式的调试，参看crossWind教程。

5.调度
 优先级调度（无条件）
时间片：同优先级，如果时间片没有打开，任务采取先到先运行，运行完毕在交出cpu，如果打开，则轮流使用cpu。
！死循环使比它优先级低的任务都不能运行。

6．任务间通讯
 信号量，全局变量，管道，signal，message queue，socket
信号量：分互斥、同步（二进制）、计数三种。其中互斥用于资源管理，禁止多任务同时共享内存。它的优势是：速度快；同一任务如果已经take到，再次take还会成功。
!全局变量一定要有信号量保护。
Message queue：封装了全局变量和信号量，优势是：快；有很多操作项（send多recv少：消息可以排队，用priority_urgent选项加到队列 头。send少recv多：取的时候支持fifo和优先级，即有消息到达时给高优先级任务还是先被recv阻塞的任务）
signal：紧急通信机制，仅次于中断，依赖于系统调度，不依赖时间片（中断依赖于硬件时间），因此signal又称为软中断。
！exeption：内部中断，属于硬中断（例如除法出错）。它与signal的关系如下图：

7.内存分配
在config.h中由宏定义指定。

!bootrom中的内存驱动在config/scr/drv/mem下，直接include *.c就可以使用其中的函数。对于flash必须在config.h中加上类型的定义，换flash芯片在flash***.h中修改控制字等宏定义。

8.中断
中断分三层含义：
 中断引脚号（或从中断控制器得到）（interrupt level） ***_LEVEL
 中断号（interrupt number）      INT_VEC_GET(***_LEVEL)
 中断向量（对x86是中断号*4）（interrupt vector）  INUM_TO_IVEC(INT_VEC_GET(***_LEVEL)
 !中断处理程序和中断向量必须connect再enable后才能被激活，对x86使用sysIntEnablePIC()，对MIPS，ARM，PPC等使用intEnable()。
 ！中断中不能含有会使中断阻塞的函数接口。（例如printf就不行，使用logMsg）
 
9.Timer
 vxWorks使用3个timer，分别用于系统时钟，辅助时钟和时标。
 Timer0：用于系统时钟（system clock），可用sysClkRateSet()改变速率，默认值时60次/秒。
 ！vxWorks下的watchdog基于timer0，因为是在interrupt尺度，使用必须谨慎，否则会降低系统效率。
Timer1：用于辅助时钟(auxiliary clock)，在bsp.h中定义了最大速率，最小速率和实际速率初始值。可用sysAuxClkRateSet()改变速度。用sysAuxClkConnect()定义辅助时钟的定时任务。
Timer2：用于时标（timestamp）。从系统开始运行时就一直递增，可以用来获得系统运行时间，在windview工具中被使用。用户程序也可以通过sysTimestamp()得到运行时间。

10.*.o，*.out，vxWorks
 一个板子跑起来之后可以有多个*.o和*.out（类似于window下的应用程序）和有且仅有一个的vxWorks(类似于window操作系统)，但这些*.o和*.out的编译必须和vxWorks基于同一种cpu。
 ！bootrom在启动时被部分复制到ram里在运行，这一部分将下载vxWorks到ram，然后跳转到vxWorks入口处运行，然后vxWorks将这一部分的bootrom重新划分到系统池。

11.符号表（symbol table）
 符号表就是一个数组，定义了函数和全局变量跟他们的地址的对应关系，默认情况下符号表放在主机上，如果定义了standalone symbol table，则目标机上也有一份符号表，一般与target shell绑定使用。

12.一些配置
 pci的配置默认使用自动配置，如果要手工配置，必须定义pci configuration
 键盘和显示器的驱动归入串口部分，默认输入输出是显示器和键盘，可以重定向到串口。

13.使用watchdog产生周期性调用例程
主程序：watchdog(func,param,tick)
被watchdog调用的程序：func(param)
     {
      watchdog(func,param,tick);
      ……
     }

14.任务切换速度：us量级，Cache关闭时上升到10us量级。
 例如对于x86，233Mhz，cache打开，中断响应典型值3.5us。其中c function挂接0.7us，中断推出+task重调度2.5us

15.tornado文件结构
用户主要需要目录：
 tornado/host：tcl控制语句、主机上运行的exe
 tornado/docs：帮助文件，其中的books.html提供总览
 tornado/target：头文件，库文件，bsp
修改bsp主要修改target目录下的文件，bsp的修改影响到bootrom和vxworks两部分，下面介绍的是使用工程方法建立的bootrom和vxWorks.

16.bootrom的启动顺序和源码位置
函数： romInit    romStart    usrRoot    CMDLoop
文件： <bsp/romInit.s>    <all/bootInit.c>  <al/bootConfig.c>      <all/bootConfig.c>
其中bootInit.c和bootConfig.c会用到sysLib.c中的一些函数，这些函数使一些通用接口，它们调用scr/config（简称S/C）下的usr***.c和scr/drv/(简称DD)下的一些程序。
DD下面的就是device driver，它们的链接方式有两种：
 <1>被bootConfig.c和sysLib.c等直接＃i nclude
 <2>目录下自带makefile，用cmd命令在目录下键入make，函数进入系统库
usr***.c：配合宏使用的链结方式，直接＃i nclude
！如果修改含有makefile文件的目录下的*.c文件，必须重新make，否则系统库没有更新。
！特殊修改推荐将文件拷到bsp目录下，加入工程或者＃i nclude
！如果设备供应商只提供*a或*.o而不提供源码，那么在makefile中加入LIB_EXTRA=**.a或MACH_EXTRA=**.o。*.o是无条件链接，而*.a库是有条件链接，只有在用到了库中的函数接口时，才会被链接。

17.vxWorks启动顺序和源码位置
函数： sysInit    usrInit    usrRoot    usrAppInit
文件： <bsp/sysALib.s>       <usrProj/prjConfig.c> <usrProj/prjConfig.c>    <usrProj/usrAppInit.c>
 prjConfig.c引用usr***.c，目录是target/config/comps/src(简称C/S，！不是bootrom调用的同名函数)
 图 形界面下的初始配置来自bsp的config.h和makefile，在工程建立的时候系统会自动完成此工作，编译使系统会根据图形界面下的配置自动生成 prjparam.h和prjComps.h来保存选中的组件和配置参数。此后配置的改动将通过prjConfig.c和这两个.h文件反映，再修改 config.h不会对vxWorks的生成起作用。对上面三个文件的手工修改也会被系统自动覆盖。系统同时还在usrProj下自动生成 makefile，同样不能通过对文件的直接修改达到更新目的。

18.vxWorks的数据分类
 Text  常数
 Data  函数体外部被初始化了的变量（包括只能在本文件内使用的LOCAL型变量）
 Bss  函数体外部没有被初始化的变量，拷贝vxWorks使不需要被拷贝，系统划出一定空间后统一置为零。
 Stack 函数体内变量，包括root_stack(启动时需要的堆栈)、isr_stack(中断堆栈)和任务堆栈，前面两个可以在工程下定义，后面一个在发起任务时由程序指定，来源于系统池。
 Pool 系统池，由malloc取用
 TCB Task Control Block，任务参量

19．编译
 Tornado 采用gnu make作为编译工具，编译时必须注意以下三个地方保持一致：cpu起始地址，源码编译时的起始地址，相关搬运算法使用的地址。也就是说要注意 makefile和config.h中下面宏定义的一致 性：RAM_HIGH_ADRS，RAM_LOW_ADRS，ROM_TEXT_ADRS，ROM_SIZE

20.编译技巧
在build propertyc/c++ complier中加上-S，就可以生成.s而不是.o文件，在.s文件中可以清楚地看到data段，text段等。
加上-Dmacro=XXX，编译系统就会定义这个宏。
使用ar –crusv 可以将.o加入.a，例如：arppc  –crusv  lib文件位置  *.o
使用ar –t [>text.txt] 可以列出库文件里面包含的.o模块，并重定义输出到text.txt
nm用来生成符号表，例如：nmppc -–numeric–sort vxWorks用来按地址排列vxWorks的符号表

20．修改MMU
 如果使用MMU，必须修改sysLib.c中的全局MMU映射表：PHYS_MEM_DESC sysPhysMemDesc，内容为: {{地址1，地址2（= = 地址1），长度，屏蔽，读写权限及cache允许或禁止}, ……}
 ！ 当RAM同时被两段或两段以上的总线操作（例如有cpu2,dsp,pci设备等），则不能设为cacheAble，否则会因为cache使ram不能及 时更新而出错。否则，在cpu发数据到pci设备时，先写再flush；pci设备发数据到cpu时，先invalidateCache（）的相应部分， 然后再写。
 ！pci设备必须加入MMU映射表。

21．从串口下载vxWorks需要的修改
在config.h中加入：
#undef INCLUDE_TSFS_BOOT  /*tsfs启动*/
#define INCLUDE_TSFS_BOOT
#undef  TTY_CONSOLE
#define  TTY_CONSLE    0  /*重定向输入输出到串口0*/
#undef  WDB_TTY_CHANNEL
#define WDB_TTY_CHANNEL 1 /*调试串口为串口1*/
#undef WDB_TTY_RATE
#define  WDB_TTY_RATE  57600 /*串口波特率*/
bootline设置为：
"tsfs (0,0)chengjy:/tgtsvr/vxWorks h=202.38.78.76 e=202.38.78.189 u=test189 pw=test"

22.PCI网卡的初始化
 <1>sysHwInit中对PCI初始化，sysHwInit2中打开中断
 <2>confignet.h中的endDevTbl的初始化，定义***_LOAD_FUNC
 <3>提供源码或.o方式的驱动

23.定时轮询的实现方法
 <1> for(;;){do…;taskDelay(10)};
 <2>watchdog
 <3>auxClock

24.驱动的三层模式
以 串口为例：底层是与硬件直接相关的驱动（ppc860sio.h），中间层提供从硬件相关到硬件无关的函数封装（sysSerial.c），最后在 sysLib.c中提供上层要调用的初始化函数（就是在sysHwInit（）中调用sysSerial.c中封装好的 sysSerialHwInit（））。
在实际的启动流程中通过ttyDevCreate（）打开文件”/tyCo”，之后就可以通过文件系统的open,read,write来对串口操作了。

25.tornado的使用
参见《tornado2_0的安装使用流程.doc》及《windview使用》

 
参考网站：  www.embed.com.cn