-- 作者：wangxinxin
-- 發布時間：2010-11-17 10:03:39
-- 制作結合用戶程序的自啟動VxWorks系統
隨著高位嵌入式處理器的日益普及，近年來嵌入式操作系統得到了迅猛的發展，并越來越多地應用于通信、國防、工業控制、醫療設備等方面。
由于嵌入式系統直接面對硬件，一般的設計模式是將嵌入式操作系統以及用戶程序制作成不需要任何操作人員干預的自啟動(auto-boot)軟件，對系統的控制采取PC或工作站通過網口下傳命令的方式。VxWorks通常使用源文件*.c的靜態鏈接方法來制作結合用戶程序的自啟動VxWorks，而本文將提出一種新的基于檔案庫(archives)的制作方法，具有文檔管理方便、自動優化最終軟件、非常易于移植等優點。
VxWorks
VxWorks是由Wind River公司開發的一種強實時性嵌入操作系統，支持Mortorola公司和ARM公司等多種嵌入式CPU。Wind River同時提供集成開發環境Tornado。用戶程序編制使用標準C，也可以選擇 C++支持。非常適合于交互式開發。
通常所指的VxWorks操作系統對應軟件包括三個部分：引導程序bootrom、主操作系統VxWorks、以及用戶開發程序。為方便理解，表1中列出了VxWorks與 Windows的類比。
這里的自啟動指不需要操作人員干預 ，程序在系統上電時自動執行。從表1可以看出，VxWorks操作系統在開發中三個部分被分開修改編譯，只要 bootrom制作完畢 ，就可以在不改動硬件的條件下改變vxWorks操作系統和用戶開發程序的下載途徑，靈活方便，易于開發。而開發完畢后，所有的硬件都固化到單板硬件，不再需要任何干預，簡單快捷。
BSP(板級支持包)安裝完畢后就是Torando目錄下 argetconfig的一個文件夾 ，例如ads860，就是一個支持 PowerPC860處理器的 BSP。這個目錄中包括了編譯bootrom和VxWorks需要的與CPU類型直接相關的程序，對單板上的其它硬件，通過用戶添加文件提供驅動。對系統的裁剪可以通過修改源碼和 Config.h中的宏定義#define INCLUDE_XXX直接進行，而對編譯參數的設定則通過修改makefile進行。將目錄 argetconfig目錄下的all文件夾拷貝到BSP目錄下，在makefile下添加 CONFIG_ALL=all，然后修改bootconfig.c中的autoboot()函數改變默認的啟動方式：網絡下載還是從 Flash直接啟動。
操作系統軟件制作如下：
軟件制作方法
Tornado提供一個集成的編譯 bootrom、VxWorks以及用戶程序的工程環境，此外bootrom和VxWorks的編譯還可以使用命令行的方式，也就是通過在DOS環境下(Win98下運行command，Win2000下運行cmd)直接輸入命令的方式進行由于bootrom的工程環境下編譯實際上就是采用了命令行方式 ，且使用命令行方式制作bootrom和VxWorks可以結合批處理的方法，更加方便快捷，因此本文中介紹的bootrom和VxWorks制作方法選用命令行方式。而用戶程序的制作可以單獨建立工程編譯，但編譯選項中必須選擇和相應VxWorks的CPU類型。
基于靜態鏈接的自啟動VxWorks
用戶程序在開發過程中使用單獨的工程編譯，編譯結束后生成一批和.c文件同名的.o文件，這些文件通過target server動態下載，這樣提供便捷的調試環境 ，但需要主機環境的支持。當開發結束后，需要給操作人員提供最方便的啟動方式 ，因此必須將用戶程序也編譯鏈接到VxWorks.bin中，在VxWorks啟動后就直接啟動用戶程序。鏈接方式包括靜態鏈接和動態鏈接兩種 。靜態鏈接將提供的所有函數都鏈接到VxWorks中，而動態鏈接只鏈接被調用的函數。
靜態鏈接有兩種方式 ：.c的鏈接和.o的鏈接。
.c的鏈接方式 ：先在BSP目錄下建立用戶程序文件夾usrAPI，將所有用戶源程序拷貝到此目錄下，然后在usrconfig.c的usrroot()函數結尾處調用用戶程序 ，需要在usrconfig.c程序開始添加申明：#include "usrAPI/用戶程序名.c"。
.o的鏈接方式：同樣建立目錄 usrAPI，將在工程中編譯生成的.o文件拷貝到 usrAPI，在makefile中添加LIB_EXTRA的定義，將.o包括到VxWorks中。或者直接制作一個 usrAPI.h，在這個文件中用上面的形式申明所有出現在這些.o中的函數，然后在需要使用到這些函數的文件頭部都加上 #include "usrAPI/usrAPI.h"。這種方法更有利于程序的規劃整齊，并且有助于日后察看函數的使用形式。
最后運行已經制作好的 makeall.bat，生成的VxWorks已經包含有自啟動的用戶程序了。
基于動態鏈接的自啟動vxWorks
動態鏈接使用.a文件。同樣制作usrAPI目錄并拷貝.o文件，然后在此目錄下建立批處理文件makea.bat。內容如下：
首先是設定環境變量：
set WIND_HOST_TYPE=x86-win32
set WIND_BASE=C:Tornado
set PATH=%WIND_BASE%host/%
WIND_HOST_TYPE%in;%PATH%
然后使用ar工具將所有.o加入到一個檔案庫文件usrAPI.a中。使用arppc仍然是因為采用的BSP是基于PowerPC類型的，別的CPU類型也類似。
arppc-crusv usrAPI.a a.o b.o接下來類似于靜態鏈接的.o方式，建立usrAPI.h并在需要的文件中引用。
最后在makefile中加入LIB_EXTRA=usrAPI/usrAPI.a，運行makeall.bat生成VxWorks。
不同鏈接方法的對比
基于.c的鏈接方法將所有用戶編寫的源程序保留在BSP文件夾中，移植時不利于程序的版權保密。而在不同BSP之間用戶程序的移植更是不方便，雖然這種方法不需要對makefile進行任何改動，修改的只是.c文件，比較容易理解，但仍然不推薦使用。
基于.o的鏈接方法保留了全部的的測試函數接口，并且移植時提供編譯過的.o 文件也比提供源代碼.c文件利于保密。用戶源程序和BSP源程序分開，文檔結構整齊，特別是對用戶源程序比較龐雜的時候，使用庫文件.o或者.a更加有利于文件管理。
基于.a的鏈接方法只保留必要的函數接口，自動優化了VxWorks的文件大小，因此將對單板機的Flash大小要求降到最低。這種方法同時使用戶程序在不同BSP間的移植變得非常簡單。
唯一需要注意的是，如果在生成了bootrom和VxWorks之后，希望通過更新.o來更新VxWorks中包含的用戶程序，不僅需要重新運行makea.bat和重新制作usrAPI.a，還需要在命令行下輸入makeclean，將VxWorks和bsp目錄下(不含子目錄，因此用戶程序生成的.o程序不受影響)所有的*.o、*.rpo、VxWorks*、bootrom*、stdt.c、symtbl.c和depead.(bspaame)刪除，然后再運行makeall.bat。因為編譯時會自動檢查bootrom和VxWorks的存在以及原BSP目錄下文件有沒有改變，如果存在并沒有改變，則認為沒有重新編譯的必要。這樣運行makeA.bat不會更新bootrom和VxWorks，而使用makeclean之后，系統檢測不到bootrom和VxWorks的存在，就會重新編譯了。如果覺得在命令行下輸入太麻煩，希望每次都強制更新，只需要在makeall.bat程序最開頭加上一行makeclean就可以了。
結語
本文介紹了VxWorks操作系統的軟件制作方法，分別提出了基于.c的靜態鏈接、基于.o的靜態鏈接和基于.a的動態鏈接編譯方法，并比較了各自的優劣。著重推薦了基于檔案庫.a的動態鏈接編譯方法，應用該方法使文檔管理方便、最終軟件被優化到最小、并且十分有利于用戶程序在不同BSP間的移植，十分適用于制作結合用戶程序的自啟動VxWorks。 本信息來源：CAD教育網 www.cadedu.com
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