实时嵌入式操作系统VxWorks设备驱动程序的设计

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  •     摘要:在嵌入式实时系统中进行软硬件开发的关键是编写高效可靠的设备驱动程序,而VxWorks下END网口驱动程序是设备驱动程序中较为复杂的一类。首先从整体上分析了VxWorks操作系统的特点与结构,然后介绍了VxWorks中设备驱动程序的功能、结构和开发方法,并给出了END网口驱动程序的设计实例。该文时VxWorks设备驱动程序开发者具有参考价值,通过本文可以方便的进行END驱动的配置和使用。
    关键词:实时操作系统;板级支持包;设备驱动程序;END网口驱动

        VxWorks是WindRiver公司开发的一种高性能的嵌入式实时操作系统(RTOS),以其优良的可靠性、开放性、实时性和易用性赢得了大量的客户。VxWorks是目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的系统,被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中,如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
        在目前多数操作系统中,用户必须通过驱动程序才能与设备进行交互,正是设备驱动程序为其提供了可访问性和可操作性,而设备驱动程序本身跟操作系统的相关性特别密切。本文针对VxWorks操作系统特点,分析设备驱动程序的功能、组成和开发过程,并给出END网口驱动程序的一个设计实例。

    1 嵌入式实时操作系统VxWorks
       下面首先围绕VxWorks的特点和结构这两个关键问题进行阐述。
    1.1 VxWorks的特点
        1)可靠性  操作系统的用户希望在一个工作稳定、可以信赖的环境中工作,所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。自从对中国的销售解禁以来,VxWorks以其良好的可靠性在中国赢得了越来越多的用户。
        2)实时性  实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件做出响应的能力。实时性的强弱是以完成规定功能和做出响应时间的长短来衡量的。VxWorks的实时性非常强,其系统本身的开销很小,进程调度、进程间通信、中断处理等系统公用程序精练而有效,它们造成的延迟很短。VxWorks提供的多任务机制中对任务的控制采用了优先级抢占(Preemptive Priority Scheduling)和轮转调度(Round-Robin Scheduling)机制,也充分保证了可靠的实时性,使同样的硬件配置能满足更强的实时性要求,为应用的开发留下更大的余地。
        3)可裁减性  用户在使用操作系统时,并不是操作系统中的每一个部件都要用到。例如图形显示、文件系统以及一些设备驱动在某些嵌入式系统中往往并不使用。VxWorks由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。VxWorks内核最小为8 kB,即便加上其他必要模块,所占用的空间也很小,且不失其实时、多任务的系统特征。由于它的高度灵活性,用户可以很容易地对这一操作系统进行定制或作适当开发,来满足自己的实际应用需要。

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