VxWorks kernal programmers guide

VxWorks Kernal Programmer’s Guide

第一部分：核心技术

1 概述

2 VxWorks配置

2.1 介绍

VxWorks是一个高可扩展性的操作系统，可以针对不同目的是要独立组件工具包轻松配置。VxWorks的定制版本也可以被创建，用于配置的备选项。本章讨论了基本的VxWorks配置，和小型化VxWorks配置，电源管理设施，和可以产生的VxWorks系统镜像类型。

2.2 关于VxWorks配置

VxWorks是一个灵活的可扩展的带多个设备的操作系统，这些设备可以包含，删除，不同配置，使用定制技术扩展，根据应用和系统需要，和开发周期不同阶段。默认的Vxworks镜像提供最初开发使用。

配置VxWorks的主要方式是VIPs和VSBs。风河Workbench开发套装和vxprj命令行配置工具可以用于和这些工程类型工作。关于风河Workbench和vxprj更多信息，参考Wind River Workbench by Example guide和VxWorks Command-Line Tools User’s Guide。

2.2.1 默认配置和镜像

VxWorks发布包括针对每个支持的BSP的默认系统镜像。每个系统镜像时一个可以引导好运行在目标系统上的二进制模块。一个系统镜像包括一组链接到一块的一组组件形成一个单一的不可移动的带已解决外部引用的对象模块。

默认的系统镜像设计用于开发环境。它们包含使用主机开发工具用于和系统交互的一组组件组成。大多数情况下，会为最初的系统开发提供足够的系统镜像（提供默认的驱动）。使用一个默认Vxworks镜像，你可以交互下载，且运行内核应用。

关于设置开发环境相关信息，参考Wind River Workbench by Example guide。关于VxWorks镜像类型信息，参考2.7 VxWorks Image Types。

2.2.2 VIP配置

VxWorks镜像工程用于配置不同组件组成的系统。VxWorks组件提供基于预编译库（归档文件）的操作系统工具单元，预编译库是通过特征引用的方式连接到系统中。关于VIPs更多信息，参考2.3 VxWorks Image Projects: VIPs。

2.2.3 VSB配置

对于有严格性能要求或资源限制的系统，VSB工程可以用于创建专门（频率较低的）的VxWorks库版本，和用于多样化优化。VSB选项和关联的条件化代码提供配置源代码基本的方法。一旦VxWorks库源码重新编译，一个VIP工程可以用于配置系统本身。关于VSB更多信息，参考2.4 VxWorks Source Build Projects: VSBs。

2.2.4 配置和定制

若由风河提供的VxWorks组件不提供你的系统要求的功能，你可以创建定制设备，如新的文件系统和网络协议，和组件包（参考20. Custom Components and CDFs），基于进程应用增加系统调用（参考21. Custom System Calls），创建你自己的调度（参考22. Custom Scheduler）。

2.2.5 配置工具：Workbench和vxprj

针对VIP和VSB提供的开发工具有风河Workbench开发套装和vxprj命令行配置工具。Workbench和vxprj可以用于配置和编译VxWorks系统，和其它管理VIP，VSB和其它类型的工程。

关于如何使用Workbench和vxprj，参考Wind River Workbench by Example和VxWorks Command-Line Tools User’s Guide。

2.3 VIPs

VxWorks镜像工程用于使用不同组件配置VxWorks系统。VxWorks组件提供基于预编译库的操作系统单元，预编译库通过特征引用的方法链接到一个系统中。VIP可能基于一个默认VxWorks配置或配置原型。配置原型提供设计用于具体目的的一组组件组成，如开发环境，DO-178B验证等。另外组件包用于使用一组组件配置系统，如那些提供POSIX支持的组件。

在开发周期过程中你可能想重新配置和重新编译VxWorks和专门选择用于支持应用开发需求的组件。如，你可能想保护内核shell和错误检测和报告工具，和删除包含在默认系统镜像中的其他组件。

对于生产系统，你将想重新配置VxWorks，仅需要操作过程中使用的组件，编译为合适的系统镜像类型（参考2.7 VxWorks Image Types）。你可能想删除针对主机开发需要的组件，如WDB

target agent和debugging components (INCLUDE_WDB and INCLUDE_DEBUG)，和删除 支持其他操作系统的组件，应用不需要的组件，加速启动时间，和安全问题。

风河Workbench和vxprj命令行工具可以用于配置VxWorks，基于组件选择和删除。Workbench 配置工具展示了包含组件的图形化信息，和其他系统相关的信息。Vxprj工具也可以用于列出各种类型的组件信息。另外，VxWorks Component Reference提供所有组件和它们的参数，包，原型等的详细信息。（更多信息，参考2.3.1 VxWorks Components，2.3.3 Component Bundles and Configuration Profiles，和2.3.4 VxWorks Component Reference。）

2.3.1 VxWorks组件

一个VxWorks组件是VxWorks可以配置的基本功能单元。设计用于实时系统的组件，强调确定性和性能。每个组件提供一个或多个预编译静态库（归档文件），通常有一个或多个配置参数。组件通过特征引用的方法链接到系统中。

而一些组件是独立的，其它组件是有依赖性的，依赖的组件在运行时也必须包含在操作系统中。内核shell是一个依赖多个组件的组件。特征表是一个组件依赖其它组件的例子（内核shell和模块loader；更多信息，参考16. Kernel Shell and Loader）。组件依赖由VxWorks内核配置工具自动确定（风河Workbench和vxprj命令行工具）。

组件名

VxWorks组件使用CDFs文件packaged，用以INCLUDE_开始的宏名识别组件，和用户友好的描述。（关于配置文件的信息，参考20Custom Components and CDFs）

名，描述，配置VxWorks组件功能可以在Workbench中用GUI配置工具显示。Workbench为配置VxWorks选择组件提供了工具，设置组件参数，和配置和编译过程中组件间依赖关

系的自动确认机制。

命令行操作系统配置工具——vxprj——使用源于配置宏的命名传统来识别独立的操作系统组件。规范标识组件名称以INCLUDE开始。如，INCLUDE_MSG_Q是消息队列组件。除了配置工具vxprj工具提供了列举包含在工程中组件信息功能，配置参数等。

注：本书中，组件通过宏名识别。GUI配置工具提供了查找组件的功能。 基本的VxWorks组件

Table 2-1描述了VxWorks通用组件。名称以XXX结尾的表数组件家族，XXX由独立组件名的一个前缀代替。如INCLUDE_CPLUS_XXX，指包含INCLUDE_CPLUS_MIN和其它的组件家族。

Table 2-1注明的不包含VxWorks默认配置的所有组件。所有组件和参数的详细信息，参考VxWorks Component Reference。

2.3.2 设备驱动选择

设备驱动可以用Workbench和vxprj为系统增加或删除组件。一些驱动是VxBus兼容的，其它（传统驱动）不是。

注明仅VxBus兼容驱动可以用于SMP配置。关于VxWorks SMP和移植相关信息，参考24. VxWorks SMP和24.17 Migrating Code to VxWorks SMP。

注明VxBus驱动组件名不需要INCLUDE_元素（如DRV_SIO_NS16550），而非VxBus驱动使用INCLUDE_元素（如INCLUDE_ELT_3C509_END）。

关于VxBus设备驱动基础设施相关信息，参考VxWorks Device Driver Developer’s Guide。

2.3.3 组件包和组件原型

除了基本的VxWorks组件，组件包和用于配置VxWorks的配置原型。

组件包是管理组件组，可以做为一个单元增加到系统（如，BUNDLE_POSIX提供内核POSIX支持需要的所有组件）。

原型提供了一个操作系统功能基线，提供一个方便的方法，和VxWork生产安装默认配置不一样。原型如下：

PROFILE_SMALL_FOOTPRINT——VxWorks Small Footprint Profile，为必须的最小内核公共提供基本配置，和一个要求的小型化内存。

PROFILE_COMPATIBLE——VxWorks 5.5 Compatible Profile，提供兼容VxWorks 5.5 最小配置。

PROFILE_DEVELOPMENT——VxWorks内核开发原型，提供一个VxWorks内核，包含开发和调试组件，包含实时进程的支持。

PROFILE_ENHANCED_NET——VxWorks增强网络原型。为经典管理网络客户端工具设备增加合适组件到默认原型。增加的主要组件是CHCP客户端和DNS服务器，telnet服务器（不包含shell），和几个命令行式样配置工具。

PROFILE_CERT——VxWorks DO-178认证原型。提供VxWorks操作系统的一个DO-178验证API组。

PROFILE_BOOTAPP——VxWorks boot loader原型，为一个Vxworks boot loader提供工具。

更多信息，参考3.7 Configuring and Building Boot Loaders。

关于所有组件包和原型信息，参考VxWorks Component Reference。

2.3.4 VxWorks组件引用

关于所有VxWorks组件和太慢的参数，组件包，原型更详细的引用信息，参考VxWorks Component Reference。

2.4 VSBs

标准VxWorks组件设计用于实时系统，强调确定性和性能。它们提供了预编译库，通过特征引用的方法链接到系统中。这是对于提供快速构建比较方便，意味着可以构建更大，更具通用目的的库，不需要为了适应一个系统的需求针对大小和性格有非常严格的要求。

对于有严格性能需求和资源限制的系统，VSB工程可以用于创建专门的VxWorks库版本，并可以使用不同的优化。库基于用户不同的选择有条件的编译。一些情况下，一个VSB工程产生的库提供一个APIs子组，由标准的VxWorks组件提供，或其他有一些不同的行为。它们会提高性能，因为他们仅执行定义的一组代码。

为了在Vxworks系统中使用库版本和优化，一个VIP工程随后被创建，关联一个VSB工程。VIP工程之后用于配置VxWorks本身。

VSB选项和关联的条件代码针对源代码基本的配置提供方法。VSB工程工具提供的主要选项种类包括如下：

? 组件基本的非离散可配置功能选项（包括跨库和组件的功能）。如，系统可视化工具。

? 编译优化选项。如，浮点数支持。

? 多处理器系统相关选项。如为SMP VxWorks配置指定库。

? 用于构建功能库选项，通过源码传递（如不同的网络和中间件工具）。 VSB选择控制基于库代码条件编译的VxWorks功能增加和删除。基于VSB工程的系统可以像小型化系统一样提高系统性能，因为它们会删除系统不需要的代码，只留下执行的嗲吗。另外它们还充分使用专门优化。（如，cache模式）

Figure 2-1展示了VSB工程如何用于删除系统不需要的代码的抽象视图。这种情况下，一个VSB选项可以用于删除支持来自整个系统的XYZ功能。

一些情况下，具体APIs组或整个库可以用VSB选项删除。如，若创建一个无须支持RTPsd的VSB工程，则rtpLib不需要包含在系统中。

更具体一点，默认包含在几个VxWorks库（如semBLib)中的任务系统可视化工具，由不同的组件提供（如INCLUDE_SEM_BINARY）。 提供这个功能的代码因此有效的跨越几个库和组件。若系统视图没有打算使用（如大多数部署系统），一个VSB工程可以用于从系统中所有VxWorks中删除系统可视化工具。这提高了体积和性能。

2.4.1 基本的操作系统VSB选项

VSB工程设施（Workbench或vxprj）提供一组扩展选项用于选择配置一个VSB工程。这些包括具体功能选项，和设计用于性能和体积优化的选项。 针对基本的VxWorks操作系统功能VSB工程可选选项如下： ? 具体BSP优化（如浮点数支持） ? 不一致的缓存模式（PowerPC） ? System Viewer Instrumentation

? 实时进程 ? 对象管理

? 共享内存对象（VxMP） ? 任务钩子函数 ? CPU电源管理 ? 高级选项

? VxWorks BSP验证测试套装 ? SMP

? SMP确定性或性能 ? AMP

这些选项在如下详细描述。注明其它技术（如网络）提供更多的附加选项，在相关的编程指导和平台用户指南中描述。

针对一系列选项和描述，参考风河Wrokbench VSB功能和vxprj工具。

2.4.2 VSB原型

VSB原型提供提供了一个方便的定义一组VSB选项的方法用于创建设计用于具体目的的操作系统设备。一个VSB原型做如下事情：

? 展示一组供用户改变的VSB选项。

? 隐藏和原型目的无关的其它选项或用户不能改变的选项。 ? 为原型目的设置所有默认选项。

如，参考2.5.2 Configuring Small Footprint VxWorks。

2.4.3 使用VSB工程创建VxWorks系统基本步骤

使用VSB工程来配置和构建VxWorks，涉及如下基本步骤（使用Workbench或vxprj命令行工具）：

1. 创建一个VSB工程，选择期望的VSB选项，之后编译工程创建具体VxWorks库版本和使用其它优化；

2. 基于VSB工程创建有一个VIP。

3. 使用VIP，用期望的组件配置VxWorks，之后基于专门的库版本编译工程，创建系统镜像。

注：工具配置防止增加用VSB工程创建的定制库不支持的组件。

2.4.4 针对VSB系统开发内核应用

因为用VSB工程创建的系统包含标准VxWorks库版本，趋向于运行在那些系统上的内核应用必须带编译时连接到版本库。相关信息，参考Wind River Workbench by Example guide和

VxWorks

Command-Line Tools User’s Guide。

2.5 小型化Vxworks配置

VxWorks可以使用一个小型化原型配置产生一个携带小型化内存的最小内核。

注：所有体系结构不支持VxWorks的小型化配置。关于支持的信息，参考VxWorks

Architecture

Supplement和VxWorks BSP Reference。

2.5.1

2.5.2

2.5.3

2.5.4

2.5.5

2.5.6

关于小型化VxWorks 配置小型化VxWorks

针对小型化VxWorks的配置和编译步骤 针对小型化VxWorks开发应用 应用例子

调试小型化VxWorks

2.6 电源管理

开始于VxWorks 6.2版本，增强电源管理设备由因特体系结构（IA）提供。早期版本针对其它体系结构提供的设备保持不变。针对其它体系结构提高的新设备在以后发布。参考2.6.1 Power Management for IA Architecture和2.6.2 Power Management for Other Architectures。

2.6.1 针对IA体系结构的电源管理

2.6.2 针对其他体系结构的电源管理

2.7 VxWorks镜像类型

不同的VxWorks镜像类型可以用于不同的引导方法，存储，加载和执行场景。如下镜像的默认版本在VxWorks安装中被提供。可以创建由不同组件组成的定制版本。

仅vxWorks镜像类型——有时值一个可下载镜像——需要一个boot loader。这种方法在开发环境下最通用（最实际），因为不需要每次修改的时候重新烧录到flash或拷贝到目标存储媒介。镜像通常存储在主机系统中。

其它镜像类型——有时指独立镜像——不需要一个独立的boot loader。通常用于生产系统，存在在flash中。独立镜像需要配置非默认启动参数（参考2.7.3 Boot Parameter Configuration for Standalone VxWorks Images）。

不同的VxWorks镜像类型，用法，行为描述如下： vxWorks

VxWorks镜像类型目的是开发过程中使用，通常指downloadable。在生产系统下也非常用于，boot loader 和系统镜像被存储在磁盘上。在开发环境中，镜像通常存储在主机系统（或网络服务器上），通过boot loader下载到目标系统，并加载到RAM。特征表在主机上维持（vxWorks.sym文件），用于主机开发工具。保存特征表在主机上减少了要加载到目标机上的镜像大小，减少了启动时间。

若VxWorks配置了INCLUDE_STANDALONE_SYM_TBL组件，特征表包含在VxWorks镜像中。

vxWorks_rom

一个存储在目标机上非易失性设备上的VxWorks镜像。它拷贝本身到RAM，之后切换处理器到RAM执行。因为镜像没有压缩，所有比基于ROM镜像大，因此有一个比较慢的启动时间；但是比vxWorks_romResident镜像执行时间快。关于启动参数配置信息，参考2.7.3 Boot Parameter Configuration for Standalone VxWorks Images。

vxWorks_romCompress

一个存储在目标机上非易失性设备上的VxWorks镜像。几乎整个压缩，有很小未压缩部分在设备上电或复位时处理器立即执行。这一部分代码负责解压缩ROM镜像中压缩部分到RAM，切换处理器到RAM执行。因为是压缩镜像和其它镜像比需要更小的存储空间，但是解压缩延长启动时间。和vxWorks_rom比启动时间更长，使用的ROM空间少。和vxWorks_rom有同样的运行速度。关于启动参数的配置，参考2.7.3 Boot Parameter Configuration for Standalone VxWorks Images。

vxWorks_romResident

一个存储在目标机上ROM中的VxWorks镜像。启动时仅拷贝dss段到RAM；text段

仍保持在ROM中。因此描述为ROM-resident。启动比较快，使用RAM很小，但是运行比较慢，因为ROM访问提取指令比RAM提取指令慢。对于有内存限制的系统比较有用。启动参数配置信息，参考2.7.3 Boot Parameter Configuration for Standalone VxWorks Images。

2.7.1 默认VxWorks镜像

默认VxWorks镜像文件在installDir/vxworks-6.x/target/proj/projName下。如： /home/moi/myInstallDir/vxworks-6.x/target/proj/wrSbc8260_diab/default_rom/vxWorks_rom

2.7.2 针对开发和生产系统的VxWorks镜像

对于很多生产系统通常必须在ROM中存储一个和VxWorks链接的内核应用模块。VxWorks要配置在启动时自动执行应用。系统镜像可以见到存储应用模块允许被其它函数调用，或被终端用户交互使用（如，诊断程序）。

为了生产一个基于ROM的系统，你必须链接模块到v xWorks，并编译为适合ROM的系统镜像类型。相关信息，参考4.12 Configuring VxWorks to Run Applications Automatically。若你想在启动时自动启动应用，你必须配置VxWorks如下（4.12 Configuring VxWorks to Run Applications Automatically）。或参考4.13 Image Size Considerations。

注明，开发过程中，VxWorks必须配置WDB目标代理通讯接口，用于连接主机和目标机系统（网络，串口等）。默认，配置为一个增强网络驱动（END）连接。更多信息，参考D. WDB Target Agent。注明在使用主机开发工具之前，如shell和debugger，必须启动一个目标服务器，配置为通讯的相同模式。

关于配置带不同操作系统工具的VxWorks的信息，参考2.3.2 Device Driver Selection。 若你想在flash在存储镜像，想使用用户TrueFFS，参考13.3.6 Reserving a Region in Flash for a Boot Image。

2.7.3 单独VxWorks镜像启动参数配置

依赖系统需求，你可能需要为一个独立的镜像静态的重新配置启动参数——也就是说，不需要一个boot loader——指所有的系统镜像，除了downloadable vxWorks镜像。如一个网络目标机大多数需要设置本身的IP地址为一些默认的信息。

使用INCLUDE_BSP_MACROS组件的DEFAULT_BOOT_LINE配置参数设置启动参数。针对vxWorks的配置过程和boot loader的配置过程一样。关于boot loader的信息，参考3.5.2 Description of Boot Parameters。关于静态配置的信息，参考3.7.3 Configuring Boot Parameters Statically。

3 Boot Loader

3.1 介绍

一个VxWorks boot loader是一个应用，目的是加载一个VxWorks image到目标机。有时

VxWorks

Bootrom，但是这个词不推荐使用（合并应用和媒介）。如VxWorks，boot loader可以用

不同的工具配置，如命令行工具动态设置启动参数，一个网络loader，和一个文件系统loader。 相同的boot loader VxWorks 配置用于单处理器（UP），对称多处理器（SMP），和非对称多处理器（AMP）。

在一个开发环境中，boot loader对于从一个主机系统加载一个VxWorks镜像时非常有用的，在主机系统上，VxWorks可以快速修改和编译。当boot loader和操作系统都存储在磁盘

上或其它媒介上时，也可以用于生产系统。

Self-booting (standalone) VxWorks images不要求一个boot loader。这些镜像通常用于生产系统（存储在non-volatile设备上）。更多信息，参考2.7 VxWorks Image Types。

常常，boot loader被烧录到一个non-volatile设备（flash内存或EEPROM）上具体地址处，这个地址是目标机上电或重新启动后，处理器执行的第一条代码处。获取烧录在non-volatile设备上的boot loader，或写入到一个磁盘的方法取决于目标机，在BSP参考文档中描述。

VxWorks产品安装包括针对每一个安装BSP的默认boot loader。若它们不满足要求，你可以创建定制boot loaders。如，你可能需要使用一个不同的网卡驱动通过网络来加载Vxworks镜像，或你为了部署系统删除boot loader shell。

本章涉及的信息，特别是关于安装一个cross-development环境的信息，参考Wind River Workbench by Example。

3.2 使用默认boot loader

默认boot loader设计用于一个网络目标，必须配置相关参数，如主机和目标网络地址，加载文件全目录和文件名，用户名等。为了使用默认boot loader，你必须使用boot loader shell交互式的改变默认参数，以至于loader可以找到主机上的VxWorks镜像，并加载到目标机。

进入引导参数后，目标机启动VxWorks镜像。大多数目标机，新的设置会保存（在non-volatile设备或磁盘上），所有你可以直接启动目标机，不需要重新设置默认参数。

在一个终端控制台上，可以和boot loader shell交互，这个终端控制台，通过串口连接主机和目标机，在主机上启动一个终端应用程序。建立通讯的具体信息，参考相关文档。

默认boot loade镜像位于installDir/vxworks-6.x/target/config/bspName。Boot loader命令和参数在3.4.1 Boot Loader Shell Commands描述和3.5 Boot Parameters。提供不同的Boot loader镜像类型，如3.3 Boot Loader Image Types描述。

3.3 Boot Loader Image类型

Boot loader镜像可以存储在ROM，flash，磁盘，或存储在网络上。Boot loader镜像是ELF个数。二进制版本（.bin）用于磁盘，16进制文件版本（.hex）用于烧录non-volatile设备。什么样的目标机选择什么样的boot loader，参考BSP相关文档。

下面描述了boot loader的不同版本。下面列出的每一组镜像的第一个镜像是通过PROFILE_BOOTAPP配置原型产生的，第二个通过传统的bspDir/config.h方法。关于编译方法的更多信息，参考3.7 Configuring and Building Boot Loaders。

Compressed Image

vxWorks_romCompress 和 bootrom 文件 这个镜像几乎是整个压缩的。有一小部分未压缩部分，在设备上电或复位之后处理器立即运行。这部分初始化内存和解压缩压缩部分（存储在非易失性设备上）到RAM，导致处理器切换到RAM执行。压缩镜像比其他boot loader镜像小，因此使用比较小的非易失性存储空间。然而，解压缩增加了启动时间。

Uncompressed Image

vxWorks_rom 和 bootrom_uncmp 文件 这个镜像没有压缩。拷贝本身到RAM，处理器切换到RAM执行。因为镜像没有压缩，所以比压缩镜像大。然而，启动时间比较快，因为不需要要求的解压缩操作。

Resident in Non-Volatile Storage

vxWorks_romResident 和 bootrom_res 文件

这个镜像在启动时仅拷贝数据段到RAM，文本段保留在非易失存储上。这意味着处理器总是在非易失性存储外执行指令。因此有时描述为ROM-驻留型。这种类型的boot loader要求足够大的RAM来加载VxWorks内核。因此对于带有较小的RAM板卡，RAM是为应用保存数据的情况是很有用的。

Boot loader镜像位于installDir/vxworks-6.x/target/config/bspName。注明大多数默认BSP的默认镜像都需要配置网络开发环境。关于创建一个定制boot loader的信息，参考3.7 Configuring and Building Boot Loaders。

3.4 Boot Loader Shell

Boot loader shell提供了如何命令：

? 改变启动参数（如主机和目标IP地址） ? 重新启动目标系统 ? 管理启动过程

配置INCLUDE_BOOT_SHELL组件到boot loader，来包含boot loader shell。

提醒：不要增加INCLUDE_WDB_BANNER，INCLUDE_SIMPLE_BANNER，INCLUDE_SHELL或组件到boot loader。这些组件和boot loader shell冲突。若你包含了这些组件中的的其中一个，你会遇到错误。

3.5 Boot Parameters

启动参数包括需要定位和加载一个VxWorks内核的所有信息，还有其它用于管理启动过程的信息。根据具体启动配置要求，可以包含主机和目标机IP地址和全路径和要引导的VxWorks镜像名，用户名等。启动参数可以在运行时交互改变，也可以在创建boot loader时静态配置。交互改变启动参数要通过重启生效（在一个非易失性设备或磁盘上）。启动参数用于独立VxWorks镜像——不需要一个boot loader——boot loader自身用（更多信息，参考2.7 VxWorks Image Types）。 3.5.1 显示目前的启动参数

3.5.2 启动参数描述

3.5.3 交互式改变启动参数

3.6 Rebooting VxWorks

3.7 配置和编译Boot Loaders

3.8 安装boot Loaders

3.9 从一个网卡启动

3.10

从一个目标文件系统启动 从使用TSFS的主机文件系统启动

3.11

4 内核应用程序

4.1 介绍

VxWorks内核应用执行在和内核本身一样的模式和内存空间。这方面和用于其它操作系统的应用不一样，如UNIX和Linux；也和VxWorks实时进程RTP应用不一样。

内核应用可以交换下载和运行在一个VxWorks目标机上，或链接到操作系统镜像中，（可选）在启动时自动执行。

这一章提供了关于编写内核应用代码，创建为用户使用的静态库，内核对象静态实例化，执行应用等相关的信息。关于多任务，I/O，文件系统，其它内核中有的vxWorks工具相关的信息，参考相关章节。

关于Workbench和命令行编译环境相关信息，参考Wind River Workbench by Example和VxWorks Command-Line Tools User’s Guide。

关于开发用户模式RTP应用相关信息（作为用户模式的实时进程一样执行），参考VxWorks Application Programmer’s Guide。

4.2 关于内核应用

执行在内核中的VxWorks应用创建为一个浮动对象模块。它们可以被称为最特别的kernel-based application modules，但是通常为了方便称它们为kernel application modules或kernel applications。不要和执行在用户模式（实时进程RTPs）的应用混淆。

当一个基于内核应用模块编译后，用户代码被链接到请求的VxWorks库，产生一个ELF二进制文件。内核应用包含定义操作系统接口和数据结构的头文件后使用VxWorks工具。

内核应用模块可能是：

通过对象模块loader加载或动态链接到操作系统中。 静态链接到操作系统，作为系统镜像的一部分。 下载内核模块对应快速开发和调试非常有用，因为操作系统不需要为应用的每个迭代重新编译。这个方法也可能用于生产系统的诊断工具。不同的开发工具，包括调试器和shell(主机或内核)，可以用于下载和管理模块。模块可以从任何主机支持的文件系统中（NFS，ftp等）下载到目标机。

内核应用模块也可以存储在目标机flash或ROM中，在ROMFS文件系统中，或磁盘上。一旦它们已经加载到目标机，内核应用模块可以在shell或Wrokbench上立即启动这些应用。

静态链接到操作系统的应用模块可以在shell或Workbench中交互运行。VxWorks也可以配置它们为启动时自动启动。静态链接和自动启动在生产系统中比较稳定。

一个运行在内核空间中的应用不会像一个进程一样执行；简化为另外一组执行在内核空间的其它一组任务。内核不保护任何一个参与的内核应用导致的任何不良行为——内核应用和内核以管理员模式运行在同样的地址空间。

警告：若你想移植一个内核应用到用户模式应用，执行为一个RTP，你必须确保代码满足一个RTP应用的要求和编译为一个RTP。你必须确保VxWorks配置支持RTPs。更多信息，参考VxWorks Application Programmer's Guide。

4.3 C和C++库

风河固有C库和Dinkum C和C++库都为VxWorks应用开发提供了。如Table 4-1展示，VxWorks固有库用于C内核应用开发，和库用于所有案例。

VxWorks固有C库提供ANSI规格外函数。注明不对多字节字符提供支持。

关于这些库的更多信息，参考VxWorks and Dinkum API references。关于C++工具更多信息，参考5. C++ Development。

4.4 内核应用结构

内核应用代码和通常C或C++应用相似，不一样的地方是，内核应用不需要传统的main()函数（不像一个基于进程的VxWorks应用）。仅需要一个入口点函数，启动应用运行需要的所有任务。

注明：若你的内核应用包括一个main()函数，也不会自动启动。下载或存储在系统镜像中的内核应用模块必须被交互启动（或被另外一个已经运行的应用启动）。操作系统也可以配置为自动启动（参考a4.12 Configuring VxWorks to Run Applications Automatically）。 入口点函数执行所有需要的数据初始化，启动所有运行应用使用的任务。如一个内核应用可能有一个函数命名为myAppStartUp( )：

void myAppStartUp (void) {

runFoo();

tidThis = taskSpawn(\(FUNCPTR) thisRoutine,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0); tidThat = taskSpawn(\(FUNCPTR) thatRoutine,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);

tidAnother = taskSpawn(\(FUNCPTR) anotherRoutine,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0); return (OK); }

default : hello.out %.o : %.cpp

$(CXX) $(C++FLAGS) -c $< %.out : %.o

$(NM) $*.o | $(MUNCH) > ctdt.c

$(CC) $(CFLAGS) $(OPTION_DOLLAR_SYMBOLS) -c ctdt.c $(LD_PARTIAL) $(LD_PARTIAL_LAST_FLAGS) -o $@ $*.o ctdt.o

Munching，下载，链接之后，静态构造和析构被调用。这个步骤描述如下。

5.5.3 交互调用构造和析构函数

5.6 C++编译器区别

5.6.1

5.6.2

模板实例化 运行时类型信息

5.7 名称空间 5.8 C++ Demo例子

6 任务和多任务

6.1 介绍

现代实时系统基于多任务和任务间通讯的补充概念。一个多任务环境允许一个实时应用用一组独立的任务构建，每个任务由自己的执行线程和系统资源组。任务是VxWorks中调度的基本单元。内核或进程中所有的任务都隶属于同一个调度（不能调度VxWorks进程）。

关于VxWorks对POSIX线程支持的更多信息，参考9. POSIX Facilities。

注明：本章提供了VxWorks内核中存在的设备信息。关于实时进程相关的设备信息，参考VxWorks Application Programmer’s Guide相关章节。

6.2 关于任务和多任务

VxWorks任务是操作系统自身代码执行的基本单元，和作为一个进程执行的应用程序中一样。在其它操心系统下，通常使用线程。（更多信息，参考VxWorks支持的POSIX线程，参考9.10 POSIX Threads）

多任务是为应用控制和操作多个，分散的实时事件而提供的基本机制。VxWorks实时内核提供基本的多任务环节。对于一个单处理器系统，表象是多个任务在并发执行，其实内

核是基于调度策略来执行的。

每个任务由自身的上下文，指内核用于每次任务查看的调度运行需要的CPU环境和系统资源。对于一个上下文切换，一个任务的上下文保存在任务控制块中（TCB）。

一个任务的上下文包括：

? 一个执行的线程；也就是说任务的程序计数器 ? 一个任务的虚拟内存上下文（若支持进程） ? CPU寄存器和协处理器寄存器（可选） ? 动态变量和函数调用栈

? 标准输入、标准输出，标准错误的I/O指派 ? 一个延迟定时器 ? 一个时间片定时器 ? 内核控制结构 ? 信号处理

? 任务私有环境（环境变量）错误状态（errno） ? 调试和性能监控值

若VxWorks没有配置支持进程（INCLUDE_RTP），一个任务的上下文不包括虚拟内存上下文。所有的任务只能在一个但一个通用地址空间运行（内核）。

然而，若VxWorks配置了进程支持——不管进程是否激活——一个内核任务的上下文必须包含自身的虚拟内存上下文，因为系统有潜在操作除内核之外其它虚拟内存上下文的可能性。也就是说，系统中的任务可能运行在不同的虚拟内存上下文中（内核和一个或多个进程）。

关于虚拟内存上下文更多信息，参考15. Memory Management。

注：POSIX标准包括一个线程的概念，和任务相似，但是有其它功能，详细，参考9.10 POSIX Threads。

6.2.1 任务状态和转换

内核为系统中的每一个任务维持目前的状态。一个任务从一个状态改变为另外一个状态做为应用特定函数调用的行为结果（如，尝试使用目前不存在的信号量）和使用开发工具如调试器。

最高优先级的任务是目前执行的处于ready状态的任务。当用创建任务，立即进入ready状态。关于ready状态更多信息，参考Scheduling and the Ready Queue。

当使用VX_TASK_NOACTIVATE选项参数，用taskCreate( )创建任务，或taskOpen( )，实例化后的任务处于suspended状态。要通过taskActivate( )激活，导致任务进入ready状态。激活阶段是非常快的，及时使能应用创建并激活任务。

Tasks States and State Symbols 描述了任务状态和你使用开发工具看到的state symbols。 注明任务状态是附加的；一个任务可能在一个时刻处于多个状态。转换可能会发生在其中一个状态。如一个任务从挂起态到挂起和停止态转换。且之后改变为非挂起态，之后变化为停止态。

STOP状态用于调试工具，程序运行到一个断点位置时。也用于错误检测和报告工具（）。展

示了shell 命令i()，任务状态信息。

基本任务状态转换说明

Figure 6-1提供了一个任务状态转换的简要说明。对于澄清目的，不显示附加的在Tasks States and State Symbols,讨论的信息，不显示用于调试工具显示的STOP状态。

列表中列出的函数是导致相关转换的例子。如，一个任务调用taskDelay( )从ready状态转换到delayed状态。

注明taskSpawn( )导致创建任务后，任务进入ready状态，而taskCreate( )函数创建任务后，任务进入suspend状态（使用VX_TASK_NOACTIVATE参数，调用taskOpen( )函数完成后续的目的）。

6.3 VxWorks系统任务

依据自身配置，VxWorks在启动时启动各种不同的任务，有的任务一直运行。一个基本的VxWorks配置关联的任务组，通常使用的可选组件关联一些任务，描述如下：

提醒：不要suspend，delete，change这些任务中的任何一个。这样做会导致不可预知的系统行为。

Basic VxWorks Tasks

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