嵌入式實時作業系統VxWorks入門－開發環境構建                                                         --在VMWare上安裝VxWorks作業系統 VxWorks作業系統是美國WindRiver公司於1983年設計開發的一種嵌入式實時作業系統(RTOS)，它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通訊、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。在美國的 F-16、FA-18 戰鬥機、B-2隱形轟炸機和愛國者導彈上，甚至連1997年4月在火星表面登陸的火星探測器上也使用到了VxWorks。VxWorks原先對中國區禁止銷售，自解禁以來，在我們的軍事、通訊、工業控制等領域得到了非常廣泛的應用。 嵌入式系統的除錯方法一般為通過PC(宿主機)上的整合開發環境交叉編譯針對特定電路板(目標機)的程式，然後將程式通過目標板的 JTAG、串列埠或網口等途徑下載到目標板上執行。如圖1。因此，為了構造一個嵌入式系統的學習環境，擁有一塊包含CPU、儲存器及I/O電路(構造計算機系統)的目標電路板往往是必要的。雖然許多整合開發環境附帶模擬軟體，但僅限於指令集的模擬，均無法模擬物理的目標機硬體平臺，因而在其上只能進行應用程式的象徵性模擬開發。但是，並非所有人都能擁有一塊物理的電路板。在這種情況下，我們如何構造一個模擬的開發環境，其學習效果就如同擁有完全真實的電路板一樣呢? 本文試圖解答此問題，主體內容包括四個方面： 1、利用VMware等軟體模擬真實的目標機; 2、構建VMware虛擬PC上VxWorks BSP，建立Bootrom和OS映像; 3、修改Tornado相關設定，連線宿主機與目標機，建立除錯通道; 4、寫一個簡單的應用程式並下載到目標系統執行。  
圖1 嵌入式系統的除錯 準備工作我們假設您有一臺普通配置的PC機，並安裝了WindowsXP作業系統。其次您需要安裝Tornado 2.2 for pcPentium開發環境。預設安裝的Tornado 2.2 for pcPentium可能不包括pcPentium的BSP元件，但該元件可以從風河公司（Windriver）的網站免費下載。我們將在下文以WIND_BASE引用Tornado的安裝路徑。8G9]'J8L)F!M9_ E%@0g"G其次是要安裝VMWare軟體，這裡我們使用5.5的版本。如果您還沒有該軟體，也可以從VMWare的網站下載試用版。最後，由於Tornado自帶的PC-NET網絡卡驅動有問題，所以需要下載AMD的PC－NET網絡卡的VxWorks系統驅動，可以從AMD網站免費下載。)m"V#}&J1}:d一張1.44M的軟盤，用於製作系統引導盤。準備並安裝好以上軟體後，就可以開始下一步的工作了。 VMware：　　 RamDiskNT 1.5： 網絡卡驅動： Vmware和RamDisk網上多，百度一下吧^_^ 網絡卡驅動AMD提供的連結應該不會失效吧！ Tornado： 要注意風河提供的PlatformID V2.0，如果也安裝了，會有一個問題，後面會說明 1.模擬目標機 PC也具有目標機的所有特點，實際上，我們可以把PC作為嵌入式系統的目標機，從而構造如圖1所示的開發模型。很遺憾，這種方法實際上非常麻煩，同時開動兩臺PC進行除錯將使你和你的室友飽受折磨，既然他如此地熱切於遊戲和上網。因此，我們可以藉助VMware來在本機上虛擬出另一PC。 VMware的確是天才的作品!在同一PC上，利用VMware幾乎可以安裝所有的作業系統，而且作業系統之間的切換不需要重新啟動電腦。VM 的意義是Virtual Machine，即虛擬出一個邏輯的電腦，它可以提供基於Intel CPU的虛擬PC系統環境，包括CPU、記憶體、BIOS、硬碟和其他外圍硬體裝置。 　　下面我們講解用VMware來建立一臺虛擬PC的步驟： (1)下載並安裝VMware; (2)使用VMware嚮導建立一個針對VxWorks的虛擬機器; 　　此步驟中注意在作業系統中選擇“other”，如圖2   圖2使用VMware嚮導建立一個針對VxWorks的虛擬機器 由於目標機最終通過軟盤啟動，因此要求你的電腦具有軟碟機。很遺憾，當年日常使用的軟盤如今成了古董，很少再有電腦配備軟碟機。因此，我們再來製造一個假冒偽劣產品，虛擬一個軟碟機。又一個天才的工具軟體RamDiskNT為我們提供了這一便利，圖3演示了用RamDiskNT虛擬一個1.44M軟盤的方法。  
圖3虛擬一個1.44M軟盤 僅僅虛擬一個軟碟機是不夠的，把這個軟碟機新增到我們建立的虛擬機器中才算修成正果，圖4演示了新增軟碟機後的虛擬機器硬體設定。  
圖4新增軟碟機後的虛擬機器 2.構造BSP 2.1下載和編譯網絡卡驅動 VMware為運行於其上的作業系統提供虛擬網絡卡支援，該網絡卡型別即為AMD的PC-NET，在Tornado開發包中已經包含了該型別網絡卡的驅動程式，但經過測試，在VMware環境中該驅動無法正常工作，所以可從AMD的網站上下載最新的驅動程式。下載得到的是一個可執行的安裝程式，執行該程式將得到一個壓縮包和一個幫助檔案，按照該幫助的要求，將壓縮包直接釋放到Tornado目錄下。如果提示是否允許覆蓋檔案，則選擇允許。 　　此後按如下步驟完成驅動程式的編譯和替換： 開啟一個控制檯視窗，執行批處理程式： C:/tornado2.2/host/x86-win32/bin/torVars.bat; 該批處理檔案用於設定環境變數，其內容為： 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% 定位到C:/tornado2.2/target/src/drv/end目錄，執行： make CPU=PENTIUM tool=gnu ln97xend.o 定位到C:/tornado2.2/target/lib/pentium/PENTIUM/common目錄，並將上一步生成的檔案ln97xend.o複製到此目錄下。備份此目錄下的檔案libdrv.a; 執行命令arpentium -d libdrv.a ln97xEnd.o，刪除libdrv.a中原有的ln97xEnd模組; 執行命令arpentium -ra iOlicomEnd.o libdrv.a ln97xEnd.o將我們剛剛建立的新ln97xEnd模組新增進去。 2.2修改配置檔案 　　我們要修改編譯VxWorks的配置標頭檔案Config.h中定義的一些引數，使編譯出來的系統載入程式和VxWorks的映象符合我們的要求;同時還要修改sysLn97xEnd.c這個檔案，以使系統的網路功能正常執行。 (1)定位到目錄C:/tornado2.2/target/config/pcPentium並開啟該目錄下Config.h檔案; (2)查詢到定義DEFAULT_BOOT_LINE巨集的地方，修改預處理條件CPU == PENTIUM分支下的定義如下： #define DEFAULT_BOOT_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個網絡卡和第0個處理器，lnPci這個標識會因為使用的驅動程式不同而有所不同，但這裡用lnPci就可以了; host指定你的主機的名字，使用host就可以; d://vxWorks指定了VxWorks映象下載的完整路徑(後面會有說明); h=192.168.80.169是宿主機的IP地址，可以根據實際情況修改; e=192.168.80.254是目標機的IP地址，可以根據實際情況修改; u=target指定了FTP伺服器的使用者名稱，這個FTP就是用來下載VxWorks映象的; pw=vxworks是FTP伺服器與使用者名稱target對應的密碼; tn=target指定目標機的名字，任意指定即可。 (3)指定網絡卡驅動程式
　　首先定位到“Network driver options”這段文字，保證INCLUDE_END和INCLUDE_LN_97X_END這兩個巨集處於定義狀態(define)，其他的巨集都處於未定義狀態(undef)，即：

以下為引用的內容： 　　/* Network 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) Eagle/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 INCLUDE_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
　　預設情況下，VxWorks系統是不接受外部輸入裝置(如鍵盤)的輸入，也不向外部輸出裝置(如顯示器)輸出資料。為了便於除錯，我們必須改變它的這種預設狀態，包含對PC控制檯的支援。查詢定位巨集INCLUDE_PC_CONSOLE，保證其處於定義狀態(define)即可，即：

以下為引用的內容： 　　#define INCLUDE_PC_CONSOLE /* PC keyboard and VGA console */ 　　#ifdef INCLUDE_PC_CONSOLE 　　# define PC_CONSOLE (0) /* console number */ 　　# define N_VIRTUAL_CONSOLES (2) /* shell / application */ 　　#endif /* INCLUDE_PC_CONSOLE */

　　(5)修改sysLn97xEnd.c
　　開啟C:/tornado2.2/target/config/pcPentium目錄下的sysLn97xEnd.c檔案，先定位到 “memory-mapped IO base”這段文字，然後將其前面的引數由pciRsrc[endUnit].bar[1]修改為NONE，儲存即可，即：

以下為引用的內容： 　　sprintf (paramStr, paramTemplate, 　　endUnit, /* END unit number */ 　　NONE, /* memory-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) */ 　　&ln97xStrDesc[typeIdx] /* device description */ 　　);

2.3 編譯Bootrom和VxWorks映像　　編譯Bootrom
　　開啟Tornado開發工具，在Build選單下選擇Build Boot ROM，選擇BSP為pcPentium，image型別為bootrom，工具為gnu，如圖5。點選OK，Bootrom就會編譯。     圖5 Build Boot ROM，BSP為pcPentium 編譯VxWorks映像
　　編譯生成bootrom後，還要建立一個VxWorks映象(image)，也就是VxWorks作業系統本身的程式碼，步驟為： 　　(1) 建立一個“bootable VxWorks image”的工程，BSP 選擇pentium;  　  圖6 建立基於pcPentium BSP的VxWorks映象 　(2) 選擇需要的VxWorks元件
　　如圖7，在這個例子中我們需要包括兩個重要的元件：Telnet server 和 Target shell。前者使我們可以通過Telnet協議登入到VxWorks作業系統中;後者則可以讓我們通過命令列控制VxWorks系統。另外，需要把所有 C++相關的選項都包含進去。    圖7 VxWorks元件配置 　　完成選擇後，即可開始編譯程式。到此我們已經生成了VxWorks的系統載入程式和執行時的程式碼映象。在每次修改完系統的配置資訊(如：config.h)後，都要重新建立一個工程來編譯VxWorks映象。將生成的名為“vxworks”的檔案複製到D:/下。這個路徑是由上面我們所設定的DEFAULT_BOOT_LINE巨集中的路徑引數決定的，必須保持二者一致。 2.4 建立引導軟盤 由於目標機從軟盤啟動，我們需要製作VxWorks引導磁碟，用於引導VxWorks作業系統映象。定位到C:/tornado2.2/target/config/pcPentium目錄，插入已經格式化好的軟盤，執行： mkboot a: bootrom 　　該命令將在軟盤上建立VxWorks系統引導分割槽，並將載入程式複製到軟盤上。 3. 建立除錯環境 3.1配置FTP伺服器 　　宿主機上的FTP伺服器用於在系統成功引導後，下載VxWorks的執行時映象，最好使用Tornado開發環境自帶的FTP服務軟體。    圖8 配置FTP伺服器 如圖8，開啟Tornado FTP Server，選擇“Security”選單下的“Users/Rights”子選單，建立User Name為“target”，修改“Home Directory”為“D:/”(即DEFAULT_BOOT_LINE引數中所指定VxWorks映像目錄)，修改使用者名稱為“target”，對應密碼為“vxworks”，點選“Done”按鈕完成修改，FTP服務就啟動了。 　　為了便於觀察載入程式是否從FTP上下載了VxWorks映像，最好開啟FTP Server的日誌功能。選擇“Logging”選單下的“Logging Options”子選單，其中除了“Winsock Calls”外，讓其他選項全都處於開啟狀態。保持FTP Server視窗處於開啟狀態，即保證FTP伺服器處於執行狀態。 　　虛擬機器從軟盤啟動，接下來會下載伺服器上的D:/vxworks映像，伺服器的FTP會有相關的log，如圖9：啟動後的虛擬機器下的VxWorks如圖10    圖9 連線成功的LOG資訊  
圖10 啟動後的VxWorks 3.2 配置target server 　　開啟您的Tornado開發環境，選擇“Tools->Target Server->Configure”選單，在“Description”中任意填寫一個名字，這裡是“net00”;在“Available Back”中選擇“wdbrpc”，並在下面的IP地址框中填寫目標機的IP地址，這裡是“192.168.80.254”(由 DEFAULT_BOOT_LINE引數決定);將“Target Server Properties”下拉框更改至“Core File and Symbols”，並在“File Path”一項中選擇您的映象的完整路徑，這裡是“D:/VxWorks”(由DEFAULT_BOOT_LINE引數決定)。 完成以上兩項配置，如果目標機已經啟動，點選“Launch”按鈕，就可以啟動Target Server了。 　　再回到Tornado開發環境，在工具條上的Target Server下拉框列表中選擇“[email protected]”。這時您會發現工具條中一些原先處於“禁用”狀態的工具按鈕，現在都已經處於“啟用”狀態了。 試一試，我們開啟TShell，效果如圖11： 圖11 在TShell中執行命令 最後，總結一下我在安裝時遇到的問題 我用的是Tornado是

PlatformID V2.0 contains as follows:

CD1= Tornado 2.2.1/VxWorks 5.5.1 for Pentium

CD2= BSPs/Drivers for VxWorks 5.5.1: Pentium

CD3= VxWorks 5.5.1 Core O/S Source Products

CD4= PLATFORM ID 2.0

我CD4也裝了

後來在進行2.3節編譯bootrom時，遇到以下錯誤

ccpentium -g -mcpu=pentium -march=pentium -ansi -nostdlib -fno-builtin

-fno-defer-pop -I..

-IC:/platid20/target/config/pcPentium -IC:/platid20/target/h

-IC:/platid20/target/confi

g/comps/src -IC:/platid20/target/src/drv     -DCPU=PENTIUM

-DTOOL_FAMILY=gnu -DTOOL=gnu -DPR

J_BUILD -c C:/platid20/target/config/comps/src/dataSegPad.c

ldpentium -X -N -e sysInit -Ttext 00308000     /

    dataSegPad.o partialImage.o ctdt.o /

    -T C:/platid20/target/h/tool/gnu/ldscripts/link.RAM -o vxWorks

partialImage. In function `usrIfProxyArpInit':

d:/mytorprj/temptest/default/C:/platid20/target/config/comps/src/net/usrNetLib.c:125:

undefined reference to `proxyArpDefaultOn'

d:/mytorprj/temptest/default/C:/platid20/target/config/comps/src/net/usrNetLib.c:127:

undefined reference to `proxyArpDefaultOff'

make: *** [vxWorks] Error 0x1

Done.

後來終於在國外一個網站找到以下原話：

it is found that if only the first 3 CDs are installed, u get everything OK.

So I guess it is the 4th CD cause the error & I noticed that there is a component named [Patch 1.a to VxWORKS Ethernet Driver 5.5 Source for TORNADO 2.2.1]. But that component can not be excluded so I can't decide if it is that compent's fault.

I am eager to kown is there anyone in the same situation with me, or if

a patch has be provided to fix it?

Now I only installed the first 3CDs so the access to WindML is denied. 於是我完全解除安裝掉安裝的TORNADO，只重新安裝了前3張CD 在編譯bootrom時順利通過。 本人是個vxworks新手，剛開始工作，希望和同為開發vxworks下應用的朋友交流 本文來源於網路，對其中做了一小點修改。