【文章內容簡介】 的方法，即相關的各個任務分享屬于它們的地址空間的同一內存區(qū)域。所有任務都存在于單一的線性地址空間，任務間共享數據。全局變量、線性隊列、環(huán)形隊列、鏈表、指針都可被運行在不同上下文的代碼所指向。2）信號量VxWorks信號量提供最快速的任務間通信機制，它主要用于解決任務間的互斥和同步。針對不同類型的問題，有以下三種信號量：二進制信號量，使用最快捷、最廣泛，主要用于同步或互斥；互斥信號量，主要用于優(yōu)先級繼承、安全刪除和回溯；計數器信號量。VxWorks還提供POSIX信號量和多處理器上信號量的應用。3）消息隊列和管道消息機制使用一個被各有關進程共享的消息隊列，任務之間經由這個消息隊列發(fā)送和接收消息。 任務間全雙工信息傳送管道用VxWorks的I/O系統(tǒng)提供一種靈活的消息傳送機制，它受驅動器pipeDrv（VxWorks所提供）管理的虛擬I/O設備。任務能調用標準的I/O函數打開、讀出、寫入管道。當任務試圖從一個空的管道中讀取數據，或向一個滿的管道中寫入數據時，任務被阻塞。象I/O設備一樣，管道有一個消息隊列所沒有的優(yōu)勢——調用select()，任務等待一系列I/O設備上的數據。4）Socket和遠程過程調用主要用于網絡間任務消息傳送，是任務間透明的網絡通信。網絡是VxWorks系統(tǒng)之間及與其它系統(tǒng)間通信的主要途徑。 TCP/IP兼容的網絡協(xié)議堆棧。 VxWorks集成開發(fā)環(huán)境Tornado Tornado介紹[13][14]嵌入式軟件開發(fā)是一種比較復雜的勞動，操作系統(tǒng)性能再好，僅僅依靠人工編程調試，很難發(fā)揮它的功能，要設計出可靠、高效的嵌入式系統(tǒng)，必須要有與之相適應的開發(fā)工具。Tornado就是為開發(fā)VxWorks應用系統(tǒng)提供的界面友好的圖形化的集成開發(fā)環(huán)境。使用Tornado及其開發(fā)調試工具，可以輕松地編譯生成BootRom，創(chuàng)建并配置VxWorks，編輯、編譯、下載和調試代碼，隨時查看目標機的系統(tǒng)資源，幫助用戶縮短開發(fā)的周期。使用Tornado IDE，可以大大縮短嵌入式系統(tǒng)開發(fā)周期。Tornado支持動態(tài)鏈接與加載，允許開發(fā)人員分別將目標模塊加載到目標系統(tǒng)中。這種動態(tài)的鏈接與加載功能是Tornado系統(tǒng)的核心功能，可以使開發(fā)人員省去很多的開發(fā)步驟。這樣，編輯——測試——調試的周期就大為縮短，而且所有的模塊都可以共享，主機上的應用程序模塊也不需要重新鏈接，所以，加載目標模塊到運行中的VxWorks目標系統(tǒng)中以達到調試和重新配置成為可能。 交叉編譯環(huán)境Tornado環(huán)境采用主機——目標機交叉開發(fā)模型[15]。交叉開發(fā)環(huán)境的建立需要宿主機和目標機共同完成，通常稱所用的普通PC機為宿主機(Host)，而所開發(fā)的目標設備為目標機(Target)。宿主機上運行VxWorks的開發(fā)環(huán)境Tornado，編譯生成可以在目標機上運行的代碼映像，交叉調試器就是通過宿主機和目標機之間的耦合實現前后臺調試。要建立VxWorks的交叉開發(fā)環(huán)境，就必須在目標機上運行起VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)。目標機運行的程序包括兩部分：引導文件bootrom和系統(tǒng)映像文件VxWorks。引導文件bootrom的作用類似于PC機的BIOS，它可以存放在軟盤、目標機硬盤或目標機flash盤上，由Vxld程序加載到內存。bootrom的作用是初始化目標機，建立VxWorks所需的運行環(huán)境，并從引導設備上加載VxWorks操作系統(tǒng)映像，最后將CPU的控制權移交給VxWorks操作系統(tǒng)。VxWorks操作系統(tǒng)是以映像的形式存放在bootrom所在的軟盤、目標機硬盤或目標機flash盤上。如果是通過網絡來建立交叉開發(fā)環(huán)境，其映像文件還可以存放在宿主機硬盤上。VxWorks是應用程序和目標代理程序(調試環(huán)境的目標機部分)運行的軟件平臺。Bootrom和VxWorks映像文件可以利用Tornado提供的工具，按照配置文件的有關設置自動生成。本項目中要根據目標機的硬件配置，來生成引導文件bootrom和系統(tǒng)映像文件VxWorks。交叉開發(fā)環(huán)境一般存在很多問題，如有限的調試通信通道，有限的目標機資源等。為了解決這些問題，Tornado使用了Target Server Agent模式。這種模式使所有主機工具可以用于各種目標機，而不必考慮目標機的資源和通信機制，這種模式還提供了Tornado圖形界面的統(tǒng)一性和廣泛適用性。Tornado還是一個開放的可擴展環(huán)境，很容易集成第三方的開發(fā)工具，也可以按自己習慣定制開發(fā)環(huán)境。 Tornado交叉編譯環(huán)境 Tornado的組成Tornado軟件工具包的核心工具主要包括以下幾種：調試器CrossWind、命令行界面WindShell、資源查看器Browser、模擬器Simulator等工具。圖形化的交叉調試器這是一個遠程的源代碼集成調試器，支持任務級和系統(tǒng)級調試，支持混合源代碼和匯編代碼顯示，支持多目標機同時調試。開發(fā)人員可以在目標運行系統(tǒng)上產生和調試任務，也可以將調試器和已經運行的任務鏈接在一起，這些任務可以是源自應用程序也可以是來自任務級調試環(huán)境。工程配置工具(Project Facility/Configuration)這是一個功能強大的圖形化工具，可以用來對VxWorks操作系統(tǒng)及其組件進行自動配置。自動的依賴性分析、代碼容量計算和自動裁剪大大縮短了開發(fā)周期。工程工具簡化了VxWorks應用程序的組織、配置和建立工作，使工程管理和VxWorks配置的許多方面實現自動化，并且單獨的組件可以各自獨立開發(fā)，然后由小組的其他成員共享和重用。集成仿真器(Integrated Simulator)這種集成仿真器VxSim支持CrossWind、WindView和Browser，提供與真實目標機一致的調試和仿真運行環(huán)境。VxSim仿真器作為核心工具包含在各個軟件包中，因而允許開發(fā)者可以在沒有BSP、操作系統(tǒng)配置、目標機硬件的情況下，使用Tornado迅速啟動開發(fā)工作。診斷分析工具(WindView for the Integrated Simulator)WindView是一個圖形化的動態(tài)診斷和分析工具，主要是向開發(fā)者提供目標機硬件上實際運行的應用程序的許多詳細情況。這種系統(tǒng)級的診斷分析工具可以與VxSim一起使用。C/C++編譯環(huán)境(C/C++ Compilation Environment)Tornado提供了交叉編譯器、iostreams和一系列的工具來支持C語言和C++語言。交叉編譯器進行了許多優(yōu)化，允許開發(fā)者能夠迅速產生高效而簡潔的代碼。主機目標機連接配置器(Launcher)Tornado的主機目標機連接配置器Launcher允許開發(fā)者輕松地設置和配置一定的開發(fā)環(huán)境，也提供對開發(fā)環(huán)境的管理和許多其他管理功能。目標機系統(tǒng)狀態(tài)測覽器(Browser)Tornado的目標機系統(tǒng)測覽器Browser是Tornado shell的一個圖形化組件，目標機系統(tǒng)狀態(tài)創(chuàng)覽器Browesr的主窗口提供目標系統(tǒng)的全面狀態(tài)總結，也允許開發(fā)者監(jiān)視獨立的目標系統(tǒng)對象：任務、信號、消息隊列、內存分區(qū)、定時器、模塊、變量、堆棧等。這些顯示信息根據開發(fā)者的選擇進行周期性或條件性更新。命令行執(zhí)行工縣(WindSh)Tornado的命令行執(zhí)行工具WindSh是Tornado所獨有的功能強大的命令行解釋器，可以直接解釋執(zhí)行C語言表達式、調用目標機上的C函數、訪問系統(tǒng)符號表中登記的變量。WindSh不僅可以解釋幾乎所有的C語言表達式，而且可以實現所有的調試功能。主要的調試功能有：下載軟件模塊；刪除軟件模塊；創(chuàng)建并發(fā)起一個任務；刪除任務；設置斷點；刪除斷點；運行、單步、繼續(xù)執(zhí)行程序；查看內存、寄存器、變量；修改內存、寄存器、變量；查看任務列表、內存使用情況、CPU利用率；查看特定的對象(任務、信號量、消息隊列、內存分區(qū)等)；復位目標機等等。 WindML媒體庫 WindML概述[16]利用WindML進行圖形界面開發(fā)的研究是本課題一個重要的部分。WindML即Wind Media Library(Wind多媒體庫)，是VxWoks庫的一部分，風河公司設計它主要是為了是用來提供基本的圖形、視頻和聲頻技術以及為用戶提供一個開發(fā)標準用戶設備驅動程序的框架。WindML的主要功能有二維圖形API、事件服務、區(qū)域和窗口管理、多媒體、資源管理。其中二維圖形API是最常用的部分，包括基本畫圖操作(畫線、矩形、橢圓、多邊形、點)、選擇字體輸出文本、位圖、光標管理，批量畫圖操作、圖形上下文、色彩管理、雙緩沖。事件服務程序是用來處理輸入設備的輸入請求的。區(qū)域和窗口管理可以在界面上定義一個區(qū)域或多線程之間共享的窗口以供畫圖操作。多媒體支持NTSC、PAL、SECAM等視頻制式及混頻器設備的音頻輸出。資源管理是指資源的建立、控制和刪除。并且，WindML提供了一系列工具用來處理輸入設備和過程事件。正是由于WindML提供了這樣基礎的圖形接口，因此很好地研究它是在VxWorks下進行復雜的圖形界面開發(fā)不可缺少的臺階。應用程序圖形、視頻、音頻、事件服務VxWorks輸出驅動輸入驅動…輸出設備（例如顯示器）驅動（例如鼠標）SDKDDK(與硬件相關的層)硬件 WindML的層次結構WindML包括兩個組件：軟件開發(fā)包（Software Development Kit，SDK）和驅動程序開發(fā)包（Drive Development Kit，DDK）。SDK組件用于為各種平臺開發(fā)與硬件無關的應用。它在圖形、輸出處理、多媒體、字體和內存管理方面提供了完整的API。DDK用于開發(fā)驅動程序，它提供了一整套可用于通用硬件配置、軟件框架的參考驅動程序，以及支持開發(fā)人員從提供的“通用”代碼快速創(chuàng)建新驅動程序的API。綜上所述，WinML是本課題的GUI系統(tǒng)設計的基礎，正是由于WindML提供了眾多具有強大功能的接口，才使得在完成GUI設計的過程中，大大減少了工作量。 WindML事件服務機制事件服務機制[17]的建立在整個WindML界面開發(fā)過程中占有很重要的地位。WindML組件把鍵盤和鼠標的輸入作為事件來處理，整個的處理過程稱為事件服務。通過使用uglInitialize，一個事件服務機制就被創(chuàng)建了。它主要完成以下三個任務： 從輸入設備中得到原始數據，并把它封裝成WindML事件；為了做進一步的處理(比如鼠標移動、事件路由等)，它可以將WindML事件傳遞給事件處理部分；它可以傳遞WindML事件到應用程序隊列。每個事件服務被創(chuàng)建時就產生一個輸入任務，這個任務阻塞在與這個事件服務關聯的輸入設備的輸入上，每個事件服務可以和多個輸入設備關聯，使用select函數可以同時監(jiān)測多個設備的數據。當鼠標和鍵盤有輸入時，輸入任務被喚醒，它調用輸入設備對應的設備驅動讀取設備產生的原始數據，將數據格式化并封裝成WindML事件，然后將事件傳遞給事件處理部分，事件處理調用應用程序安裝的回調函數來處理事件，處理完后將事件放在應用程序的事件隊列中。事件的處理可以單獨作為一個任務，這個任務具有較低的優(yōu)先級，它讀取應用程序的事件隊列，然后處理或通知其他的任務做出反應。鍵盤和鼠標的使用不需要額外的初始化，只要在WindML配置時包括普通鍵盤和鼠標即可，輸入可以使用ANSIC的標準I/O庫函數，也可以使用事件處理實現更精確的控制。具體在程序的實現中，通常會使用一個無限循環(huán)來接收事件的輸入。 WindML2D圖形庫分析WindML2D圖形庫可以分為以下幾個方面[18]：1）繪圖原語：提供了基本的畫圖原語包知畫點、線uglLine()、矩形ug1Rectangle()、圓uglEllipse()、多邊形uglPlogon()。2）文本顯示與字體管理：文本可以用不同的字體來表現。用戶可以通過這些函數進行字體管理，包括：應用程序需要的字體、指定的字體等等，并利用這些字體進行文本的顯示，然后字體顯示函數可以在顯示設備上顯示出對應的文本信息。如本系統(tǒng)中設置的英文字體和中文宋體的設置如下：uglFontFindString(fontDrvId，familyName=Courier ，amp。fontDef)。if((fontl=uglFontCreate(fontDrvId，amp。fontDef)) = = UGL_NULL){printf( WindML：Font not found，Exiting.\n )。uglDeinitialize()。return。} /*英文*/uglFontFindString(fontDrvId，familyName==Song，amp。fontDef)。if((fontl=uglFontCreate(fontDrvId，amp。fontDef)) = = UGL_NULL){printf( WindML：Font not found，Exiting.\n )。uglDeinitialize()。return。} /*中文*/3）位圖管理：WindML提供大量的位圖管理API，提供了彩色、單色、透明的位圖以及設備獨立/非獨立的位圖支持。位圖是圖形應用程序的重要部分，它占有大量的CPU資源與總線時間，因此在應用程序開發(fā)過程中對它的應用進行適當的管理和計劃是非常有必要的，WindML的2D位圖API提供了靈活的位圖管理，可以使應用程序在性能和便利中進行平衡。4）光標管理：光標是一個應用程序創(chuàng)造的確定的位圖圖像，它被指向設備定位屏幕上。在本系統(tǒng)里不須光標使用，所以不作討論。5）批處理繪圖：通過uglBatchStart()、ugBatchEnd()函數來支持繪圖動作的批處理功能。優(yōu)點：可以確保繪圖動作的連續(xù)性及完整性；減少屏幕的閃爍、有效利用系統(tǒng)的資源。圖形上下文(GC)是一個重要的數據結構，它能夠保存與當前繪圖工作相關的信息。在任何繪圖操作開始前，都必須為某個指定的輸出設備建立GC。大部分繪圖操作只有在具有有效的GC并確定相關的繪圖特性之后才可以完成。WindML中的