1、嵌入式实时操作系统 VxWorks 入门开发环境构建scholinktech 建议删除该贴! | 收藏 | 回复 | 2009-11-03 16:22:03 楼主 VxWorks 操作系统是美国 WindRiver 公司于 1983 年设计开发的一种嵌入式实时操作系统 (RTOS)，它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国的 F-16、FA-18 战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连 1997 年 4 月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。VxWork
2、s 原先对中国区禁止销售，自解禁以来，在我们的军事、通信、工业控制等领域得到了非常广泛的应用。 嵌入式系统的调试方法一般为通过 PC(宿主机)上的集成开发环境交叉编译针对特定电路板( 目标机)的程序，然后将程序通过目标板的 JTAG、串口或网口等途径下载到目标板上运行。如图 1。因此，为了构造一个嵌入式系统的学习环境，拥有一块包含 CPU、存储器及 I/O 电路(构造计算机系统)的目标电路板往往是必要的。虽然许多集成开发环境附带模拟软件，但仅限于指令集的模拟，均无法模拟物理的目标机硬件平台，因而在其上只能进行应用程序的象征性模拟开发。但是，并非所有人都能拥有一块物理的电路板。在这种情况下，我们
3、如何构造一个模拟的开发环境，其学习效果就如同拥有完全真实的电路板一样呢? 本文试图解答此问题。 主体内容包括四个方面： 1. 利用 VMware 等软件模拟真实的目标机 2. 构建 VMware 虚拟 PC 上 VxWorks BSP，建立 Bootrom 和 OS 映像 3. 修改 Tornado 相关设置，连接宿主机与目标机，建立调试通道 4. 写一个简单的应用程序并下载到目标系统运行 图 1 嵌入式系统的调试 本章工作的最终目标为： 1. VxWorks 在 VMware 启动成功并顺利运行，如图： 图 2 在 VMware 中运行的 VxWorks 2. 可在 Tornado 上针对目
4、标板编译程序并进行调试，如图 3： 图 3 与目标机建立调试通道的 Tornado 1. 模拟目标机 PC 也具有目标机的所有特点，实际上，我们可以把 PC 作为嵌入式系统的目标机，从而构造如图 4 所示的开发模型： 图 4 PC 作为目标机 很遗憾，这种方法实际上非常麻烦，同时开动两台 PC 进行调试将使你和你的室友饱受折磨，既然他如此地热切于游戏和上网。因此，我们可以借助 VMware 来在本机上虚拟出另一 PC。 VMware 的确是天才的作品!在同一 PC 上，利用 VMware 几乎可以安装所有的操作系统，而且操作系统之间的切换不需要重新启动电脑。VM 的意义是 Virtual Ma
5、chine，即虚拟出一个逻辑的电脑，它可以提供基于 Intel CPU 的虚拟 PC 系统环境，包括 CPU、内存、BIOS、硬盘和其他外围硬件设备。 下面我们讲解用 VMware 来建立一台虚拟 PC 的步骤： (1)下载并安装 VMware; (2)使用 VMware 向导建立一个针对 VxWorks 的虚拟机; 此步骤中注意在操作系统中选择“other”，如图 5： 由于目标机最终通过软盘启动，因此要求你的电脑具有软驱。很遗憾，当年日常使用的软盘如今成了古董，很少再有电脑配备软驱。因此，我们再来制造一个假冒伪劣产品，虚拟一个软驱。又一个天才的工具软件RamDiskNT 为我们提供了这一便
6、利，图 6 演示了用 RamDiskNT 虚拟一个 1.44M 软盘的方法。 仅仅虚拟一个软驱是不够的，把这个软驱添加到我们建立的虚拟机中才算修成正果，图 7 演示了添加软驱后的虚拟机硬件设置。 2. 构造 BSP 2.1 下载和编译网卡驱动 VMware 为运行于其上的操作系统提供虚拟网卡支持，该网卡类型即为 AMD 的 PC-NET，在Tornado 开发包中已经包含了该类型网卡的驱动程序，但经过测试，在 VMware 环境中该驱动无法正常工作，所以可从 AMD 的网站上下载最新的驱动程序。下载得到的是一个可执行的安装程序，运行该程序将得到一个压缩包和一个帮助文件，按照该帮助的要求，将压缩
7、包直接释放到 Tornado 目录下。如果提示是否允许覆盖文件，则选择允许。 此后按如下步骤完成驱动程序的编译和替换： 打开一个控制台窗口，运行批处理程序： C:tornado2.2hostx86-win32bintorVars.bat; 该批处理文件用于设置环境变量，其内容为： rem Command line build environments set WIND_HOST_TYPE=x86-win32 set WIND_BASE=C:Tornado2.2 set PATH=%WIND_BASE%host%WIND_HOST_TYPE%bin;%PATH% 如果没有设置成功，可以手工设置这
8、些环境变量。 定位到 C:tornado2.2targetsrcdrvend 目录，运行： make CPU=PENTIUM tool=gnu ln97xend.o 定位到 C:tornado2.2targetlibpentiumPENTIUMcommon 目录，并将上一步生成的文件ln97xend.o 复制到此目录下。备份此目录下的文件 libdrv.a； 运行命令 arpentium -d libdrv.a ln97xEnd.o，删除 libdrv.a 中原有的 ln97xEnd 模块； 运行命令 arpentium -ra iOlicomEnd.o libdrv.a ln97xEnd.o
9、 将我们刚刚创建的新 ln97xEnd 模块添加进去。 2.2 修改配置文件 我们要修改编译 VxWorks 的配置头文件 Config.h 中定义的一些参数，使编译出来的系统引导程序和VxWorks 的映象符合我们的要求;同时还要修改 sysLn97xEnd.c 这个文件，以使系统的网络功能正常运行。(1) 定位到目录 C:tornado2.2targetconfigpcPentium，并打开该目录下 Config.h 文件； (2) 查找到定义 DEFAULT_BOOT_LINE 宏的地方，修改预处理条件 CPU = PENTIUM 分支下的定义如下： #define DEFAULT_BO
10、OT_LINE “lnPci(0,0)your_host_name:d:vxWorks h=192.168.80.169 e=192.168.80.254 u=target pw=vxworks tn=target“ 其中： lnPci(0,0)指定了使用第 0 个网卡和第 0 个处理器，lnPci 这个标识会因为使用的驱动程序不同而有所不同，但这里用 lnPci 就可以了； host 指定你的主机的名字，使用 host 就可以； d:vxWorks 指定了 VxWorks 映象下载的完整路径( 后面会有说明) ； h=192.168.80.169 是宿主机的 IP 地址，可以根据实际情况修改
11、； e=192.168.80.254 是目标机的 IP 地址，可以根据实际情况修改； u=target 指定了 FTP 服务器的用户名，这个 FTP 就是用来下载 VxWorks 映象的； pw=vxworks 是 FTP 服务器与用户名 target 对应的密码； tn=target 指定目标机的名字，任意指定即可。 (3) 指定网卡驱动程序 首先定位到“Network driver options”这段文字，保证 INCLUDE_END 和 INCLUDE_LN_97X_END 这两个宏处于定义状态(define)，其他的宏都处于未定义状态 (undef)，即： 以下为引用的内容： Net
12、work driver options */ #define INCLUDE_END Enhanced Network Driver Support */ #undef INCLUDE_DEC21X40_END (END) DEC 21x4x PCI interface */ #undef INCLUDE_EL_3C90X_END (END) 3Com Fast EtherLink XL PCI */ #undef INCLUDE_ELT_3C509_END (END) 3Com EtherLink III interface */ #undef INCLUDE_ENE_END (END) E
13、agle/Novell NE2000 interface */ #undef INCLUDE_FEI_END (END) Intel 8255【7/8/9】 PCI interface */ #undef INCLUDE_GEI8254X_END (END) Intel 82543/82544 PCI interface */ #define INCLUDE_LN_97X_END (END) AMD 79C97x PCI interface */ #undef INCLUDE_ULTRA_END (END) SMC Elite16 Ultra interface */ #undef INCLU
14、DE_BSD BSD / Netif Driver Support (Deprecated) */ #undef INCLUDE_EEX (BSD) Intel EtherExpress interface */ #undef INCLUDE_EEX32 (BSD) Intel EtherExpress flash 32 */ #undef INCLUDE_ELC (BSD) SMC Elite16 interface */ #undef INCLUDE_ESMC (BSD) SMC 91c9x Ethernet interface */ (4) 包含 PC_CONSOLE 缺省情况下，VxW
15、orks 系统是不接受外部输入设备(如键盘) 的输入，也不向外部输出设备 (如显示器)输出数据。为了便于调试，我们必须改变它的这种缺省状态，包含对 PC 控制台的支持。查找定位宏INCLUDE_PC_CONSOLE，保证其处于定义状态(define) 即可，即： 以下为引用的内容： #define INCLUDE_PC_CONSOLE PC keyboard and VGA console */ #ifdef INCLUDE_PC_CONSOLE # define PC_CONSOLE (0) console number */ # define N_VIRTUAL_CONSOLES (2)
16、shell / application */ #endif INCLUDE_PC_CONSOLE */ (5) 修改 sysLn97xEnd.c 打开 C:tornado2.2targetconfigpcPentium 目录下的 sysLn97xEnd.c 文件，先定位到 “memory-mapped IO base”这段文字，然后将其前面的参数由 pciRsrc【endUnit】.bar【1】修改为 NONE，保存即可，即： 以下为引用的内容： sprintf (paramStr, paramTemplate, endUnit, END unit number */ NONE, memory
17、-mapped IO base */ pciRsrc【endUnit】.bar 【0 】, IO address space base */ PCI2DRAM_BASE_ADRS, host PCI mem. base */ pciRsrc【endUnit】.irqvec, IRQ vector */ pciRsrc【endUnit】.irq, IRQ number */ LN97X_CSR3_VALUE, csr3 register value */ LN97X_OFFS_VALUE, offset */ LN97X_RSVD_FLAGS, flags (reserved) */ 2.3 编
18、译 Bootrom 和 VxWorks 映像 编译 Bootrom 打开 Tornado 开发工具，在 Build 菜单下选择 Build Boot ROM，选择 BSP 为 pcPentium，image 类型为 bootrom，工具为 gnu，如图 8。点击 OK，Bootrom 就会编译。 编译 VxWorks 映像 编译生成 bootrom 后，还要创建一个 VxWorks 映象(image) ，也就是 VxWorks 操作系统本身的代码，步骤为： (1) 创建一个“bootable VxWorks image”的工程，BSP 选择 pentium； (2) 选择需要的 VxWorks
19、 组件 如图 10，在这个例子中我们需要包括两个重要的组件：Telnet server 和 Target shell。前者使我们可以通过 Telnet 协议登录到 VxWorks 操作系统中;后者则可以让我们通过命令行控制 VxWorks 系统。另外，需要把所有 C+相关的选项都包含进去。 完成选择后，即可开始编译程序。到此我们已经生成了 VxWorks 的系统引导程序和运行时的代码映象。在每次修改完系统的配置信息(如： config.h)后，都要重新创建一个工程来编译 VxWorks 映象。将生成的名为“vxworks”的文件复制到 D:下。这个路径是由上面我们所设置的 DEFAULT_BO
20、OT_LINE 宏中的路径参数决定的，必须保持二者一致。 2.4 创建引导软盘 由于目标机从软盘启动，我们需要制作 VxWorks 引导磁盘，用于引导 VxWorks 操作系统映象。定位到 C:tornado2.2targetconfigpcPentium 目录，插入已经格式化好的软盘，运行： mkboot a: bootrom 该命令将在软盘上建立 VxWorks 系统引导分区，并将引导程序复制到软盘上。 3. 建立调试环境 3.1 配置 FTP 服务器 宿主机上的 FTP 服务器用于在系统成功引导后，下载 VxWorks 的运行时映象，最好使用 Tornado 开发环境自带的 FTP 服务
21、软件。 如图 11，打开 Tornado FTP Server，选择“Security”菜单下的“Users/Rights”子菜单，创建 User Name 为“target”，修改“Home Directory”为“D:”( 即 DEFAULT_BOOT_LINE 参数中所指定 VxWorks 映像目录)，修改用户名为“target” ，对应密码为“vxworks”，点击“Done” 按钮完成修改，FTP 服务就启动了。 为了便于观察引导程序是否从 FTP 上下载了 VxWorks 映像，最好打开 FTP Server 的日志功能。选择“Logging”菜单下的“Logging Option
22、s”子菜单，其中除了“Winsock Calls”外，让其他选项全都处于开启状态。保持 FTP Server 窗口处于打开状态，即保证 FTP 服务器处于运行状态。 虚拟机从软盘启动，接下来会下载服务器上的 D:vxworks 映像，服务器的 FTP 会有相关的 log，如图 12： 3.2 配置 target server 如图 13，打开您的 Tornado 开发环境，选择“Tools-Target Server-Configure”菜单，在“Description”中任意填写一个名字，这里是“net00”; 在“Available Back”中选择“wdbrpc” ，并在下面的 IP 地
23、址框中填写目标机的 IP 地址，这里是 “192.168.80.254”(由 DEFAULT_BOOT_LINE 参数决定); 将“Target Server Properties”下拉框更改至“Core File and Symbols”，并在“File Path”一项中选择您的映象的完整路径，这里是“D:VxWorks”( 由 DEFAULT_BOOT_LINE 参数决定)。 图 13 配置 Target Server 完成以上两项配置，如果目标机已经启动，点击“Launch”按钮，就可以启动 Target Server 了。 再回到 Tornado 开发环境，在工具条上的 Target
24、Server 下拉框列表中选择 “192.168.80.169host”。这时您会发现工具条中一些原先处于“禁用” 状态的工具按钮，现在都已经处于 “激活”状态了。 试一试，我们打开 TShell，并运行 “i”命令察看目标机上当前运行的任务，效果如图 14： 图 14 在 TShell 中运行命令 4. 编写和调试应用程序 现在，编写应用程序的所有条件已经完全具备了。我们来编写一个简单的应用。 如图 15，建立一个名为“test”的可下载的应用程序模块： 图 15 建立可下载的应用程序模块 如图 16，注意工具链的选择，应该为 PENTIUMgnu： 图 16 选择 PENTIUMgnu 工
25、具链 这个时候工程中还一个文件都没有，我们编写一个简单的程序： 以下为引用的内容： #include . void test(void) int i = 0; while (1) printf (“%dt“,i); i+; if (i=10000) break; 编译生成了 test.out，下载到目标板，在 TShell 中运行 test 函数，效果如图 17。 图 17 运行自己编写的程序 下面我们以 Run Task 模式运行上述的 test()函数，并设置在入口点即断点，如图 18： 图 18 运行 test 任务 此后，我们可以像使用任何其它的基层开发环境一样在我们编写的应用程序中进行所有如下的调试行为： 设置断点 单步运行 察看变量 察看内存 察看寄存器 附录：软件及驱动下载地址 VMware： http:/ RamDiskNT 1.5： http:/ 网卡驱动： http:/
