哈工大VxWorks嵌入式作業(yè)

1、VxWorks下串口收發(fā)程序設計1引言VxWorks操作系統(tǒng)是美國溫瑞爾（WindRiver）公司于1983年設計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實時操作系統(tǒng)領域占據(jù)一席之地。VxWorks作為一個優(yōu)秀的操作系統(tǒng)實現(xiàn)了比其他實時操作系統(tǒng)更好的有效性、商用性、可裁減性以及互操作性，被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。本文利用VxWorks進行串口收發(fā)程序的設計，是VxWorks與外界進行通信的基礎操作。2. V

2、xWorks系統(tǒng)結構VxWorks由一個基于優(yōu)先級中斷驅(qū)動的多任務調(diào)度內(nèi)核和設備管理、文件管理、網(wǎng)絡擴展及兼容POSIX協(xié)議的運行接口組成，通過二進制信號量、互斥信號量、計數(shù)器信號量、管道、消息等支持任務間靈活通信。VxWorks采用類似Unix的進程調(diào)度算法，但是考慮到其實時性，VxWorks采用段式或段頁式管理來實現(xiàn)訪問邏輯空間，一般不采用虛擬內(nèi)存，也即無缺頁中斷。專用BSP的編寫是實現(xiàn)系統(tǒng)移植的重點，BSP主要用來完成VxWorks對專用目標板的支持。包括硬件初始化、中斷處理和產(chǎn)生、硬件時鐘管理、本地和總線內(nèi)存空間映射，同時也包含定制VxWorks映像，如圖1所示。它貫穿著硬件級，操作系

3、統(tǒng)級，應用程序級三層。按照操作系統(tǒng)相應規(guī)范編寫對硬件的驅(qū)動，然后掛接于VxWorks的內(nèi)核中與VxWorks一起為應用程序級提供服務。圖表 1 VxWorks系統(tǒng)結構圖3. VxWorks的串口收發(fā)程序基本原理VxWorks 提供了一個快速靈活的與 ANSI C 兼容的 I/O 系統(tǒng)，包括 UNIX 標準的Basic I/O（creat()，remove()，open()，close()，read()，write()，and ioctl()），Buffer I/O (fopen()，fclose()，fread()，fwrite()，getc()，putc() 以及POSIX 標準的異步 I/

4、O。VxWorks 包括以下驅(qū)動程序：網(wǎng)絡驅(qū)動、管道驅(qū)動、RAM盤驅(qū)動、SCSI驅(qū)動、鍵盤驅(qū)動、顯示驅(qū)動、磁盤驅(qū)動、并口驅(qū)動等 。串口在嵌入式系統(tǒng)當中是一類重要的數(shù)據(jù)通信接口, 其本質(zhì)功能是作CPU 和串行設備間的編碼轉換器。當數(shù)據(jù)從CPU 經(jīng)過串行端口發(fā)送出去時, 字節(jié)數(shù)據(jù)轉換為串行的位; 在接收數(shù)據(jù)時, 串行的位被轉換為字節(jié)數(shù)據(jù)。應用程序要使用串口進行通信, 必須在使用之前向操作系統(tǒng)提出資源申請要求(打開串口), 通信完成后必須釋放資源(關閉串口)。串口通信的優(yōu)點是開發(fā)簡單, 在傳輸數(shù)據(jù)量不大、要求速度不高而傳輸距離較大的通信場合得到廣泛應用。在VxWorks 中, 將I/O 系統(tǒng)設計成為

5、任何類型的設備提供一個簡單、統(tǒng)一、獨立于設備的接口, 任何對于串口的操作都可以視為對一個文件的操作, 而不必了解串口設備或程序驅(qū)動實現(xiàn)的細節(jié)。在串口通信軟件的設計中, 當串口初始化完成后, 在使用之前利用open()打開相應串口, 然后進行配置。VxWorks提供終端和偽終端設備驅(qū)動。Tty驅(qū)動針對實終端，pty針對仿真終端的程序。Tty設備有兩種操作模式：raw模式和line模式。在raw模式下，每個剛從設備輸入的字符對讀者都是有效的；在line模式下所有輸入字符被存儲，直到NEWLINE字符輸入。設備選項字使用帶FIOSETOPTIONS功能的ioctl()程序來設置。配置完成后，依據(jù)串口

6、打開時的讀寫標志，調(diào)用函數(shù)write()、read()對串口進行只讀操作、只寫操作或同時進行讀寫操作。為提高數(shù)據(jù)接收的實時性, 可采用中斷方式，利用VxWorks 提供的select 函數(shù)的事件觸發(fā)機制, 將讀串口的任務阻塞使其一直等待數(shù)據(jù)，當有數(shù)據(jù)來到的時候該任務會立刻自動響應，提高系統(tǒng)的實時性。4. 環(huán)境設置環(huán)境配置的基本步驟如下： (1) 修改通用配置文件Tornadotargetconfigpc486config.h。在config.h 文件中加入以下宏定義:#define INCLUDE_WDB#define INCLUDE_WDB_TTY_TEST#undef WDB_COMM_T

7、YPE#define WDB_COMM_TYPE WDB_COMM_SERIAL/* 定義通信方式為串口聯(lián)結*/#define WDB_TTY_CHANNEL 1 /* 通道號*/#define WDB_TTY_BAUD 9600 /* 串口速率, 可設置至38400*/#define WDB_TTY_DEV_NAME tyCo/1#define CONSOLE_TTY 0#define DEFAULT_BOOT_LINE fd =0, 0 ( 0, 0)hostname: /fd0/vxWorks h=主機ip e=目標機ip u=主機上的登錄用戶名(2) 在Tornado 集成環(huán)境中執(zhí)行菜

8、單命令Project Make PC486 Common Targets clean 刪除以前生成的文件, 執(zhí)行菜單命令Project Make PC486 Boot Rom Targets bootrom_uncmp ，編譯鏈接生成bootrom_uncmp 。再選擇VxWorks Target，編譯生成vxworks;(3) 拷貝Tornadotargetconfigpc486bootrom_uncmp至Tornadohostbin 下(4) 重命名文件bootrom_uncmp 為bootrom;(5) 準備一張已格式化的空盤插入軟驅(qū);(6) 在目錄Tornadohostbin 下執(zhí)行命

9、令mkboota: bootrom;(7) 拷貝Tornadotargetconfigpc486VxWorks 至軟盤;(8) 將系統(tǒng)制作盤插入目標機軟驅(qū),載入VxWorks 系統(tǒng)。5. 程序設計5.1 在程序中載入頭文件#include vxWorks.h#include sioLib.h#include intLib.h#include taskLib.h#include errno.h#include time.h#include timers.h#include stdio.h#include stat.h#include cacheLib.h#include string.h#inc

10、lude iv.h#include semLib.h#include intLib.h#include logLib.h#include ioLib.h#include drv/serial/pcConsole.h#include sioLib.h#include rtc.h#include s3c2410.h5.2打開串口int open_com1(void) /打開串口1 函數(shù) int sfd; /串口設備文件描述符sfd =open(/tyCo/0, 0_RDWR, 0); /打開串口并返回串口設備文件描述符if(sfd =ERROR) /如果不能打開串口1 則打印出錯信息printf(

11、You can t open port com1 ! );5.3串口發(fā)送函數(shù)int tty_send(int snum) int fd;int bytes_out;char buff=$GGCX,31.,118.,.8,072.069,-00.068,*24rn;char tyName20;char consoleName20;sprintf(tyName,%s%d,/tyCo/,snum);strcpy(consoleName,tyName);fd = open(consoleName,O_RDWR,0);ioctl(fd,FIOSETOPTIONS,OPT_RAW);ioctl(fd, F

12、IOFLUSH,0); setBaud(fd,); setOption(fd,8,1,0);while(1)bytes_out = write(fd,buff,strlen(buff);taskDelay(10);close(fd);return 1; 5.4 串口接收數(shù)據(jù)int tty_receive(int rnum)int i,j;int fd,width;int bytes_in;char buf100;struct fd_set readFds;char tyName20;char consoleName20;sprintf(tyName,%s%d,/tyCo/,rnum);strc

13、py(consoleName,tyName);fd = open(consoleName,O_RDWR|O_NONBLOCK,0);ioctl(fd,FIOSETOPTIONS,OPT_RAW);ioctl(fd, FIOFLUSH,0); setBaud(fd,); setOption(fd,8,1,0); while(1) FD_ZERO(&readFds); FD_SET(fd,&readFds); width=fd+1; if(select(width,&readFds,NULL,NULL,NULL)=ERROR) return ERROR; if(FD_ISSET(fd,&readF

14、ds) while(bytes_in = read(fd,buf,100)0) for(i=0;ibytes_in;i+) printf(%c,bufi); close(fd); return 1; 6. 結論本文簡單介紹了VxWorks的組成結構與VxWork編寫關于串行設備驅(qū)動程序的一般模式，詳細給出了設計步驟與部分代碼。包括設備的初始化編程，入口函數(shù)的編程以及程序?qū)崿F(xiàn)的編碼等。由于課堂上老師對嵌入式系統(tǒng)的許多程序都進行了演示與運行，但真正自己動手用VXworks去加載程序時，才發(fā)現(xiàn)完整的運行一個程序并非易事。主要的原因是之前沒有使用過這樣的軟件，關于它的使用教程也沒有像C或者Mathlab那樣在網(wǎng)上很容易找到，周圍的同學對這個軟件也不是很熟悉。后來花了一定的時間在網(wǎng)上找到了相關的資料之后，運