VxWorks 6.9 内核编程指导之读书笔记 -- VxWorks kernel application (一)
2016-09-27 11:03
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#1 什么是内核应用程序?
#2 开发内核应用程序注意事项
由于,内核应用程序运行在内核态,因此可以直接访问硬件,这与RTP不同,RTP运行在用户态,无法与硬件直接交流。内核应用程序无法直接启动,必须由其它程序或操作系统来启动它(可以通过shell或workbench来启动),也可以通过配置在引导时自动启动。
内核应用程序的代码构建的二进制对于不同的处理器并不兼容,因此,针对不同的处理器需要构建不同的二进制文件,如UP,SMP,32位的VxWorks或64位的VxWorks等。
首先,必须先包含头文件vxWorks.h -- 它包含了基本定义和类型
其次,可以根据需要包含其它头文件如lstLib.h
ANSI头文件,大部分是与编译器无关,但是有少部分与编译相关(如stdef.h和stdarg.h),工具链会自动找到内部头文件,不必用户指定。
ANSI C++头文件,每个编译器都有自己的C++库和C++头文件(如iosream和new)。C++头文件在安装编译器时存放在安装目录,而不是/target/h里。
-I编译选项,该选项可以指定,编译器搜索头文件的路径。
一些头文件包含了更底层的头文件,如tylib.h使用了rnglib.h。
VxWork私有头文件,通常以/*HIDDEN*/ ... /*END HIDDEN*/包含。
#ifdef _cplusplus #include <stdio.h>
extern "C" { ==========> #ifdef _cplusplus
#endif extern "C" {
#include <stdio.h> #endif
另外,也别在C++源代码文件中使用 extern “C”{ #include <stdio.h>},而应该直接使用 #include <stdio.h>
相对静态实例化,动态实例化涉及到运行时分配,并在使用前初始化,在删除时需要删除对象,并释放系统内存等,通常使用malloc和new来进行。使用动态实例化,必须考虑内存不足,另外,性能更差。
信号量
消息队列
看门狗时钟
应用程序逻辑更简单,因为不需要考虑内存不足问题。
对象的静态实例化不会失败,除非应用程序本身太大,无法加载到系统内存。
可以移除动态内存分配模块,使得VxWorks内核更小。
myTask = VX_TASK_INSTANTIATE(myTask,100,0,4096,pEntry,\
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9);
宏VX_TASK_INSTANTIATE用来静态实例化任务
在usrAppInit函数中调用应用程序的入口函数,假设应用程序的入口点函数是myAppStartUp,那么按如下方式添加到usrAppInit中,void usrAppInit(){... myAppStartUp();}
链接内核应用程序与内核映像。
对应自启动的VxWorks映像,则需包装RAM_HIGH_ADRS小于LOCAL_MEM_SIZE。
#2 开发内核应用程序注意事项
什么是内核应用程序?
内核应用程序不同于RTP程序,它允许在内核态,与操作系统使用相同的地址空间。因此,它与操作系统会相互干扰。它可以编译成内核应用程序模块,亦可以与操作系统映像静态连接生成一个映像。应用程序模块可以被动态加载,因此在开发和调试阶段非常有用,它不必重新编译操作系统映像,并且可以存放在任何内核支持的文件系统中,如NFS,使用ROMFS文件系统的FLASH或ROM中,或磁盘上。但是,与操作系统静态链接显然更适合生产使用。由于,内核应用程序运行在内核态,因此可以直接访问硬件,这与RTP不同,RTP运行在用户态,无法与硬件直接交流。内核应用程序无法直接启动,必须由其它程序或操作系统来启动它(可以通过shell或workbench来启动),也可以通过配置在引导时自动启动。
内核应用程序的代码构建的二进制对于不同的处理器并不兼容,因此,针对不同的处理器需要构建不同的二进制文件,如UP,SMP,32位的VxWorks或64位的VxWorks等。
开发注意事项
使用的C或C++类库
应用程序类型 | C语言 | C++语言 |
内核应用程序 | VxWorks本地库 | Dinkum C++和嵌入式(abridged)C++库 |
RTP应用程序 | Dinkum C库 | Dinkum C++和嵌入式(abridged)C++库 |
内核应用程序结构
内容应用程序类似普通的C/C++应用程序,但是它不需要传统的main函数(不像RTP需要main)。它可以是任意函数,在该函数中启动所有需要运行的任务。void myAppStartUp (void) { runFoo(); tidThis = taskSpawn("tThis", 200, 0, STACK_SIZE, (FUNCPTR) thisRoutine,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0); tidThat = taskSpawn("tThat", 220, 0, STACK_SIZE, (FUNCPTR) thatRoutine,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0); tidAnother = taskSpawn("tAnother", 230, 0, STACK_SIZE, (FUNCPTR) anotherRoutine,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0); return (OK); }
VxWorks的头文件
要使用VxWorks的工具类库,必须要包含相应的头文件。VxWorks头文件只支持ANSI C函数原型,遵循ANSI X3.159-1989标准。首先,必须先包含头文件vxWorks.h -- 它包含了基本定义和类型
其次,可以根据需要包含其它头文件如lstLib.h
ANSI头文件,大部分是与编译器无关,但是有少部分与编译相关(如stdef.h和stdarg.h),工具链会自动找到内部头文件,不必用户指定。
ANSI C++头文件,每个编译器都有自己的C++库和C++头文件(如iosream和new)。C++头文件在安装编译器时存放在安装目录,而不是/target/h里。
-I编译选项,该选项可以指定,编译器搜索头文件的路径。
一些头文件包含了更底层的头文件,如tylib.h使用了rnglib.h。
VxWork私有头文件,通常以/*HIDDEN*/ ... /*END HIDDEN*/包含。
自定义头文件
在自定义头文件中别用extern “C”语句来保护系统头文件。所有VxWorks系统头文件已经被配置成可以被C和C++使用。因此,你不可以强迫使用C连接这些头文件内容。如下是错误的:#ifdef _cplusplus #include <stdio.h>
extern "C" { ==========> #ifdef _cplusplus
#endif extern "C" {
#include <stdio.h> #endif
另外,也别在C++源代码文件中使用 extern “C”{ #include <stdio.h>},而应该直接使用 #include <stdio.h>
内核对象的静态实例化
VxWorks内核对象--如任务或信号量--既可以静态实例化亦可以动态实例化,静态实例化提高了性能。有特定的C宏来静态实例化内核对象。静态实例化
静态实例化,指的是对象在编译时被声明(使用特定的VxWorks宏),通常是全局对象。因此在编译时分配了内存,而不需要在运行时分配。对象可以在启动初始化时直接获得。相对静态实例化,动态实例化涉及到运行时分配,并在使用前初始化,在删除时需要删除对象,并释放系统内存等,通常使用malloc和new来进行。使用动态实例化,必须考虑内存不足,另外,性能更差。
Dynamic Instantiation struct my_object * pMyObj; ... pMyObj = (struct my_object *) malloc (sizeof (struct my_object)); if (pMyObj != NULL) { fooObjectInit (pMyOjb); return (OK); } else { /* failure path */ return (ERROR); } Static Instantiation struct my_object myObj; ... fooObjectInit (&myOjb); /* myObj now ready for use */
可以被静态实例化的内核对象
任务信号量
消息队列
看门狗时钟
静态实例化的代码大小
编译时声明的对象并不占用可执行文件、VxWorks映像或存储介质的任何空间。如果只声明而没有初始化,则编译器将数据存放在bss段。静态实例化的好处
访问更快,更确定应用程序逻辑更简单,因为不需要考虑内存不足问题。
对象的静态实例化不会失败,除非应用程序本身太大,无法加载到系统内存。
可以移除动态内存分配模块,使得VxWorks内核更小。
应用程序和静态实例化
静态初始化提供了更好的性能和优势。如果对象永远不会被删除,则尽量使用静态实例化。静态实例化应该只用于内核应用程序,而不应该在RTP中使用。静态实例化范围
内核对象通常做为全局变量,因为对象ID常用来任务间通信和同步。但是,并不是必须是全局的,也可以函数范围的。宏的使用
如何代码太长需要要反斜杠来连接,如myTask = VX_TASK_INSTANTIATE(myTask,100,0,4096,pEntry,\
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9);
宏VX_TASK_INSTANTIATE用来静态实例化任务
下载内核应用程序对象模块到目标
内核应用程序对象模块可以从Workbench或kernel的shell中下载。一旦被加载到目标系统内存,模块的任何子函数可以被调用,可以启动任务,调试等。链接内核应用程序对象模块到VxWorks中
可以使用Workbench和命令行与VxWorks映像连接在一起。配置VxWorks自动运行内核应用程序
配置VxWorks启用INCLUDE_USER_APPL组件在usrAppInit函数中调用应用程序的入口函数,假设应用程序的入口点函数是myAppStartUp,那么按如下方式添加到usrAppInit中,void usrAppInit(){... myAppStartUp();}
链接内核应用程序与内核映像。
映像大小的考虑
一般bootloader会把bootloader的代码拷贝到RAM_HIGH_ADRS处的RAM中的,而把VxWorks映像拷贝到RAM_LOW_ADRS,因此,必须确保VxWorks的映像不会超过RAM_HIGH_ADRS-ROW_LOW_ADRS,否则将覆盖bootloader的代码,导致bootloader进程意外终止。对应自启动的VxWorks映像,则需包装RAM_HIGH_ADRS小于LOCAL_MEM_SIZE。
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