嵌入式软件工程师-嵌入式系统开发-VxWorks开发_VxWorks与嵌入式系统设计.docx

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VxWorks嵌入式系统概述

1VxWorks系统架构与特点

VxWorks,由WindRiverSystems开发，是一款实时操作系统（RTOS），以其高可靠性和实时性在嵌入式系统领域享有盛誉。VxWorks的设计核心在于其微内核架构，这使得系统能够快速响应事件，同时保持低的内存占用和高效的资源管理。

1.1微内核架构

VxWorks的微内核仅包含最基本的操作系统服务，如任务调度、中断处理和内存管理。这种设计允许系统在资源有限的嵌入式设备上运行，同时保持高度的灵活性和可定制性。微内核之外，VxWorks提供了丰富的中间件和应用程序接口（APIs），包括网络协议栈、文件系统、图形用户界面（GUI）等，这些组件可以根据具体应用需求动态加载或卸载。

1.2实时性

VxWorks的实时性体现在其能够保证在确定的时间内响应外部事件。这得益于其优先级调度算法，能够确保高优先级任务在低优先级任务之前得到执行。此外，VxWorks还提供了精确的定时器和中断处理机制，以支持对时间敏感的应用场景。

1.3高可靠性

VxWorks在设计上注重系统的稳定性和安全性。它采用了多种机制来防止系统崩溃，如内存保护、任务隔离和错误检测与恢复。这些特性使得VxWorks成为航空航天、国防、医疗设备等对可靠性要求极高的领域的首选操作系统。

2VxWorks在嵌入式系统中的应用案例

VxWorks因其出色的实时性和可靠性，在多个关键领域有着广泛的应用。以下是一些具体的案例：

2.1航空航天

在航空航天领域，VxWorks被用于飞行控制、导航和通信系统。例如，波音787梦想飞机的飞行控制系统就采用了VxWorks。这些系统需要在极端条件下保持稳定运行，VxWorks的高可靠性确保了飞机的安全。

2.2国防

国防系统，如雷达、导弹控制和指挥通信系统，也广泛使用VxWorks。这些系统需要实时处理大量数据，VxWorks的实时处理能力满足了国防应用的严格要求。

2.3医疗设备

在医疗设备中，VxWorks的应用包括生命支持系统、成像设备和实验室自动化系统。例如，VxWorks被用于控制MRI（磁共振成像）设备，确保图像的准确性和设备的安全运行。

2.4代码示例：任务调度

下面是一个简单的VxWorks任务调度示例，展示了如何创建和启动两个任务，并设置它们的优先级。

#includevxWorks.h

#includetaskLib.h

/*任务1*/

voidtask1(void*arg)

{

intcount=0;

while(1)

{

printf(Task1running,count:%d\n,count);

count++;

taskDelay(100);/*延迟100毫秒*/

}

}

/*任务2*/

voidtask2(void*arg)

{

intcount=0;

while(1)

{

printf(Task2running,count:%d\n,count);

count++;

taskDelay(200);/*延迟200毫秒*/

}

}

/*主函数*/

intmain()

{

taskSpawn(Task1,10,100,0,(FUNCPTR)task1,(char*)0);

taskSpawn(Task2,20,100,0,(FUNCPTR)task2,(char*)0);

return0;

}

在这个示例中，task1和task2是两个任务的函数定义。taskSpawn函数用于创建并启动任务，第一个参数是任务名称，第二个参数是任务优先级，第三个参数是任务栈大小，第四个参数是任务属性，最后两个参数是任务函数指针和任务参数。task1的优先级设置为10，task2的优先级设置为20，这意味着task2将优先于task1执行。

2.5代码示例：信号量使用

信号量是VxWorks中用于同步任务和保护共享资源的重要机制。下面的示例展示了如何使用信号量来控制对共享资源的访问。

#includevxWorks.h

#includesemLib.h

/*共享资源*/

intsharedResource=0;

/*信号量*/

SEM_IDsemId;

/*任务1*/

voidtask1(void*arg)

{

intcount=0;

while(1)