实时嵌入式操作系统vxworks及其开发环境Tornado浅析.pdf

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1、实时嵌入式操作系统v x w o r k s及其开发环境T o r n a d o 浅析中国电子科学研究院李璐摘要本文介绍了嵌入时实时系统的发展概况，当前市场上比较流行的V x-w o r k s 操作系统及其集成开发环境T o r n a d o。V x W o r k s 是W m c l 加e r 公司为实时嵌入式系统设计开发的操作系统软件，为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理，实时的系统资源以及实时的任务间通信。其核心功能主要有微内核、任务间通信机制、网络支持、文件系统和I o 管理等其他标准支持。关键词嵌入式实时操作系统V x W o r k s一、实时嵌入式操作系统概述嵌入式

2、系统最早源于2 0 世纪6 0 年代的国防系统中，目前，嵌入式计算机系统已广泛应用于工业、交通、能源、通信、科研、国防等领域。而嵌入式微处理器体系结构也经历了从最初的C I S C 到R I S C 和C o m p a c tR I S C 的转变。本文跟踪当前市场上流行的实时嵌入式系统的发展，介绍了V X W o r k s 操作系统及T o r n a d o 集成开发环境下进行主机一目标机交互式的开发方法。实时系统是指那些产生系统输出的时间对于系统至关重要的系统，从输入到输出的滞后时间必须足够小到一个可以接受的时限(t i m e l i n e)内。通常实时系统可分为软实时系统和硬实

3、时系统，前者可能只使系统性能降低，而后者的后果往往无法预测且多是灾难性的。嵌入式系统是指那些硬软件结合紧密，完成一种或多种特定功能的计算机系统，它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的程序四个部分组成，由此实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。目前国际上有许多处理器厂商，如M o t o r o l a、I n t e l、A M D、N E C 等，从体系结构上分，有代表性的是：M o t o r o l a 的P o w e r P C系列、I n t e l 的S t r o n gA r m 系列和国家半导体的X 8 6 系列。二、V x W o r k s 实

4、时嵌入式操作系统v X W o r k s 是专门为实时嵌入式系统设计开发的操作系统软件，它为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信。V x W o r k s 从1 9 8 3 年设计成功以来，已成功应用在航天、航空、舰船、通信、医疗等关键领域。不久前引人关注的美国“勇气”号火星探测器就采用了V x W o r k s 操作系统。目前，V x w o r k S 已经成为事实上的工业标准和军用标准，大量软硬件厂家都提供V x w o r k S 的扩展组件，因此，V X w o r k s 在各种C P U 硬件平台上可以提供统一的接口和一致的运行特征，

5、应用程序不用任何改动就可以运行在各种C P U 上，为程序员提供了一致的开发、运行环境，减少了重复劳动。V x W o r k s 操作系统包括了进程管理、存4 7 万方数据储管理、设备管理、文件管理、网络协议及系统应用等几部分，图1 描述了V x W o r k S 操作系统组成。图1v x W o r k s 操作系统组成V x W o r k S 操作系统包括以下特点，表1对此作了总结：(1)广泛的兼容平台V x w o r l 王S 系统运行环境支持的C P U 包括：P o w e r P C、6 8 K、C P U 3 2、S R 球C、1 9 6 0、x 8 6、M I P S

6、等；同时支持R I S C、D S P 芯片。支持多种硬件环境也是V x w o r k S 得以流行的重要原因。同时，从中可以看出，V X w o r k s同世界许多硬件厂商有着紧密的关系。(2)高性能可裁剪实时微内核w i n dV x w o r k s 的微内核w i n d 是一个具有较高性能的、标准的嵌入式实时操作系统内核，其主要特点包括：快速多任务切换、抢占式任务调度、任务间通信手段等。该内核具有任务间切换时间短、中断延迟小、网络流量大等特点，与其他嵌入式实时操作系统相比具有一定的优势。V x w o r k S 系统具有较好的可裁剪的能力，可裁剪的组件超过8 0 个，用户可以

7、根据自己系统的功能目标通过交叉开发环境方便地进行配置。w i n d 使用中断驱动和优先级的方式。它缩短了上下文转换的时间开销和中断的时延。在V x W o r k s 中，任何例程都可以被启动为一个单独的任务，拥有它自己的上下文和堆栈。还有一些其他的任务机制可以使任务4 8挂起、继续、删除、延时或改变优先级。w i n d 核提供信号量作为任务间同步和互斥的机制。在w i n d 核中有几种类型的信号量，它们分别针对不同的应用需求：二进制信号量、计数信号量、互斥信号量和P O S I X信号量。所有的这些信号量是快速和高效的，它们除了被应用在开发设计过程中外，还被广泛地应用在V x W o

8、r k s 高层应用系统中。对于进程问通信，w i n d 核也提供了诸如消息队列、管道、套接字和信号等机制。(3)I o 和文件系统V X W o r k s 提供了一个快速与标准C 兼容的I 0 系统，包括：U N I X 标准的缓冲I OP O S I X 标准的异步I o而且它提供了网络、管道、R A M 盘、S C S I、键盘、显示、磁盘和并口等众多驱动。V x W o r k S 提供的快速文件系统适合实时应用，标准的块设备接口，使文件系统能够灵活的在设备驱动程序问移植。V X W o r k s支持文件系统，包括d o s F s、r t l l F s、r a w F s、t

9、 a p e F s、T r u e F F S、C d R o r n F s 等(4)板级支持包B S P(B o a r dS u p p o r tP a c k a g e)板级支持包对各种板子的硬件功能提供了统一的软件接口，它包括硬件初始化、中断的产生和处理、硬件时钟和计时器管理、局域和总线内存地址映射、内存分配等等。每个板级支持包括一个R O M 启动(B o o tR O M)或其他启动机制。(5)网络设施V x W o r k S 的网络结构如图所示，它提供了对其他网络和T C P I P 网络系统的“透明”访问，包括与B s D 套接字兼容的编程接口、远程过程调用(R P

10、C)、S N M P(可选项)、远程文件访问(包括客户端和服务端的N F S 机制以及使用R S H、F T P 或T F T P 的非N F S 机制)以及B O O T P 和A R P 代理。无论是松耦合的串行线路、标准的以太网连接还是紧耦合的利用共享内存的背板总线，所有的V x 万方数据W o r k s 网络机制都遵循标准的I n t e m e t 协议。表1V)【w o r l【s 操作系统的主要特点项目特点高效的任务管理a)无限数目多任务，具有2 5 6 个优先级；b)具有优先级抢占和时间片轮转调度；c)快速的、准确性的上下文切换。W i n d 内核快速灵活的任务件通讯a)三

11、种信号灯：二进制、计数、有优先级继承特性的互斥信号灯；b)P 0 s I x 管道、记数信号量、消息队列、信号和调度；高度可裁剪性、动态连接和模块加载、高效的中断和异常事件处理、优化浮点支持、动态内存管理时钟和记时工具。B S D 4 4T C P I P、I P，I G M P，C I D R，U D P，A R P，R A R P、R I P、B e r k e 王e yS 0 c k e t，Z e r o网络支持b u f f e r s、S L I P，P P P、O O T P，D N S，D H C P，T F l I P、N F S，0 N C，R P C、F T P，R l

12、o g i n，R s h，T e l n e t、S N T P、S N M P V l V 2 V 3、O S P F(0 p t i o n)、W i n d N e tS T 剐立气M SP O S I x 支持、S C S l 支持、兼容M S D 1 0 SF A T l 6 3 2、R A 文件系统、T R U E F s sI 0 支持闪存文件系统、1 9 0 9 6 6 0C D R O M、P C M C I AM。t o r o l a6 8 K、M o t o r o l aC o l d F i r e、M a t o r o l a I B MP P C、M o t

13、 o r o hM C o r e、I n t e l目标机支持X 8 6、I n t e lA R M，S t r o r 培A R M、N E C、N E d L S IM I P S、H I T A C H IS H、s U NS P A R C、S T 一2 0数据网络、工业、数字成像、交通运输、远程通信、航天、安全、计算机外围设备、应用领域多媒体、消费电子图2V 姆矿o r k S 网络结构三、T o m a d o 集成开发环境(I D E)V x w o r k s 是一种功能强大而且比较复杂的操作系统，而T o m a d o 就是为开发v x w o r k s 应用系统提供

14、的集成开发环境，T o r n a d oI D E 主要组成部分有：集成的源代码编辑器；工程管理工具；集成的C 和C“编译器和m a k e 工具；浏览器(B r o w s e r)，用于收集可视化资源，监视目标系统；C r O s s W i n d，图形化的增强型调试器；-W i n d S h，C 语言命令外壳，用于控制目标机；V x S i m，集成的V x W o r k s 目标机仿真器：。W i n d V i e w，集成的软件逻辑分析仪。在T o m a d o 集成环境上的开发其基本点是动态链接与加载，即T o m a d o 允许开发者增量地将目标模块加载到目标系统上

15、去，这种动态的链接和加载功能是T o m a d o 系统的核心功能，可以使开发者省去通常的开发步骤：在主机上将应用程序与内核链接起来，然后将整个应用程序下载到目标系统上去。这4 9 万方数据系统工程中软件工程技术与C M M 的融合应用中国电子科学研究院沈涛摘要本文简述了软件工程的发展过程和现状，软件能力成熟度模型的概念及主要内容；介绍了软件工程技术与软件能力成熟度模型融合的应用方法；论述了实现两者融合的意义。关键词软件工程能力成熟度模型融合一、概述电子信息系统工程一般具有规模大、应用功能复杂、研制周期长、研制单位和参加研制人员多的特点。在系统工程中，计算机软件已经成为系统的灵魂和核心，具有

16、特殊的地位。因此，加强管理，保证系统软件质量意义重大。软件工程技术(S E A，s o f t w a r eE n g i n e e n i n gT e c h n o l o g y)从2 0 世纪6 0 年代末开始至今，经过三十多年的发展历程，其软件工程的概念、理论、框架、模型、方法以及应用工具不断形成、不断进步、不断成熟。软件工程技术的应用，推动了世界软件产业和系统工程技术的发展和进步。2 0 世纪8 0 年代以来，软件能力成熟度模型(C M M，C a p a b i l i t yM a t u r i t yM o d e l)的理论和框架逐步形成，并得到世界软件界的公认，至

17、今已成为世界软件产业事实上的标准。S E A 与C M M 之间究样，编辑一测试一调试的周期会大为缩短；而科研生产活动中。且，所有的模块都是可以共享的，主机上的应用程序模块也不需要重新链接，所以，加载目标模块到运行中的V x W o r k s 目标系统中以达到调试和重新配置的目的成为可能。图3为T o m a d o 主机与目标机系统交互关系。四、总结本文介绍了实时嵌入式系统V x W o r k s及其集成开发环境T o m a d o 组成和特点，随着计算机硬软件的不断发展，嵌入式计算机技术将越来越多地深入到人们的日常生活和图3T o r 他d o 主机与目标机系统交互关系5 0 万方数据实时嵌入式操作系统vxworks及其开发环境Tornado浅析实时嵌入式操作系统vxworks及其开发环境Tornado浅析作者：李璐作者单位：中国电子科学研究院刊名：电子科学技术评论英文刊名：REVIEW OF ELECTRONICS SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2004(2)被引用次数：2次 引证文献(2条)引证文献(2条)1.汪建.张云.陈咏涛 基于ARM处理器的随机共振弱信号检测系统设计期刊论文-电子测量技术 2007(3)2.陈思国 嵌入式系统在智能家居中的应用学位论文硕士 2005 本文链接：http:/