VX编程手册(3)

VxWorks编程手册

case. Instead some other state information needs to be changed; for example, using a NULL pointer in the delete hook to be detected by the switch hook.

任务创建、状态转换和删除的钩子函数如下： 描述 Add a routine to be called at every task create. Delete a previously added task create routine. Add a routine to be called at every task switch. Delete a previously added task switch routine. Add a routine to be called at every task delete. Delete a previously added task delete routine. 函数 taskCreateHookAdd( ) taskCreateHookDelete( ) taskSwitchHookAdd( ) taskSwitchHookDelete( ) taskDeleteHookAdd( ) taskDeleteHookDelete( )

1.6任务错误状态：

VxWorks中的errno变量是针对任务的，而不是系统范围的。当一个函数遇到错误时，会将errno变量设为合适的值，注意：在VxWorks中，errno变量不是全局变量，它包含在error.h中，要用rxtern int errno定义。 全局变量errno从来不会被VxWorks函数清除，它一直表示最后被设置的错误状态，它只表示底层函数（被调用函数）的错误值，而不是调用函数的值。推荐使用这种机制以便于调试。用函数printErrno( )可以显示与errno对应的字符串常量。

1.7任务异常的处理

程序中错误的代码和数据可能引起硬件异常，如非法指令、总线或地址错误、被零除等。在VxWorks中缺省的异常处理方法是悬挂此任务，在异常点保存任务状态，内核和其他任务继续运行。通过signal工具，对于某些特定的硬件异常，任务可以有自己的处理方式，此时系统缺省的异常处理方法不起作用。常用的函数是setjmp( )和longjmp( )。软件的异常处理同样如此。

1.8共享代码和重载入

在VxWorks中，一段代码或程序被多个任务调用是很常见的，即共享代码。多个任务调用共享代码的一个冲突是修改全局或静态变量，因此需要重载入，VxWorks得动态连接工具使其尤其简单。

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在VxWorks中，大部分程序是可重载的。但是，如果程序someName( )有一个对应的函数someName_r( )，那么，你应该认为someName( )是不可重载的，而someName_r( )是可重载的。VxWorks的I/O和驱动程序是可重载的，但需要仔细设计。对于I/O，推荐用文件指针缓存。 多数VxWorks程序是用下面的重载技术：

1、 动态堆栈变量

2、 被信号量监护的全局或静态变量 3、 任务变量

在编写应用程序代码时，如果可能被多个任务调用，推荐采用相同的技术。

动态堆栈变量： 许多程序都是纯代码的，除了动态堆栈变量之外没有其他自己的数据，它所需要的数据由调用者的参数传递。

图——堆栈变量和共享代码

全局变量和静态变量： 为了避免多个任务对全局或静态变量的同时访问，通常采用互斥机制，即由semMLib库提供的mutex semaphore工具。

任务变量： 有些被多个任务同时调用的程序，在使用某个全局变量或静态变量时，每个任务需要有不同的值。为了实现这一点，VxWorks提供了一个叫任务变量的技术，它允许增加4字节的变量到任务内容中，以使任务进行切换时变量值也被切换，通常，几个任务声明同样的变量（4字节的内存域）作为任务变量，这样每个任务都可以像对待自己私有变量一样对待内存域。VxWorks提供以下几个函数：taskVarAdd( ),taskVarDelete( ), taskVarSet( ), 和 taskVarGet( ),参见taskVarLib库。

多任务有同一个主程序： 在VxWorks中，可能会遇到如下情况：当生成任务时，几个任务有同一个主程序，每个新任务都有自己的堆栈和内容，也为主程序传递不同的参数，这是很有用的。例子：

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机械手的多个节点都是用同一段代码，任务调用函数操纵节点，节点数标示手臂上哪个节点被操纵。

1.9VxWorks系统任务

VxWorks包括许多系统任务：

BOOT任务：

ROOT任务时内核执行的第一个任务，其入口函数是usrRoot（），它初始化大部分VxWorks设备它有生成日志任务、异常任务、网络任务和tRlogind daemon等。通常，root任务初始化完成之后将被删除。注意：小心修改usrRoot()函数，要注意初始化的顺序。

Logging任务：tLogTask 此任务被VxWorks模块记录系统消息，而不用在当前任务中执行I/O。可以配置INCLUDE_LOGGING选项来加入日至任务。 异常任务：tExcTask 此函数支持VxWorks的异常处理，只用函数而不用中断，也用来处理当前任务不能处理的异常，如任务的自删除。此任务必须有最高的优先级，并且悬挂、删除，也不能改变它的优先级，可以配置INCLUDE_EXC_HANDLING选项来加入异常处理任务。详见exclib库。 网络任务：tNetTask 此任务处理VxWorks网络所需要的任务层函数。 Target Agent任务: tWdbTask 如果目标代理被设置成在任务模式下运行，就需要创建此任务。它对来自Tornado target server的请求作处理和响应。可以配置INCLUDE_WDB选项来加入目标代理任务。 Target Shell任务：tShell 如果在VxWorks配置中加入了目标命令行任务，此任务就被创建，任何程序或任务都由命令行调用。可以配置INCLUDE_SHELL选项来加入命令行任务。 rlogin任务：tRlogind 如果在VxWorks配置中加入了目标命令行和rlogin任务，后台程序就允许远端用户登陆到VxWorks.系统，它接受远端的登陆请求，并生成tRlogInTask和tRlogOutTask.任务。只要用户一直在登陆状态，任务就一直存在。在此会话过程中，命令行的输入、输出都被定向到远端用户。可以配置INCLUDE_RLOGIN选项来加入rlogin任务。 telnet 任务: tTelnetd 类似rlogin。

RPC Server 任务: tPortmapd 略

1.10任务堆栈

在VxWorks中有一个任务堆栈，每个任务有一个异常堆栈，同时，系统还有一个中断堆栈。

VxWorks提供了堆栈溢出检测，为了检测堆栈溢出，系统增加了附加的page到堆栈结尾，它标记为用户模式的任务不可访问。如果试图对page写操作，就发生堆栈溢出异常，但这并不会一定发生。为了取消堆栈溢出保护，创建任务时选项VX_NO_STACK_OVERFLOW必须被设置。

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任务堆栈： 所有任务函数都会用到任务堆栈，其堆栈大小由创建任务时的stackSize参数制定，其值参考如下：

1、 It will be rounded up to a page boundary.

2、An additional mapped, but inaccessible, page will be added if stack overflow detection is requested.

堆栈从保护域内存资源分配。

任务异常堆栈： 每个任务都有异常堆栈，堆栈大小取决于系统的配置参数TASK_EXC_STACK_SIZE.。从内核内存分配，并保存发生异常或系统调用时的重要信息。在系统调用中，系统的关键数据保存到任务异常堆栈后，就切换到任务堆栈。 异常堆栈没有溢出检测保护。 中断堆栈： VxWorks有一个单独的中断堆栈，与异常堆栈类似，只是它应用于整个系统。

2任务间通讯

VxWorks提供丰富的任务间通讯机制，包括：

1、 共享内存（Shared memory）：简单的数据共享；

2、 信号量（Semaphores）：基本的互斥信号量和同步信号

3、 消息队列和管道（Message queues and pipes）：在一个CPU内的任务间消息传递； 4、 Sockets和远程过程调用（RPC）：任务间通讯的网络透传； 5、 信号（Signals）：异常处理；

可选产品VxMP和VxFusion提供了多个CPU的任务间通讯功能。

2.1共享内存结构

对于任务间通讯，最直接的方法是访问共享数据结构。

图——共享数据结构

2.2互斥变量

虽然共享地址空间简化了数据的交换，但是，为了防止对共享数据的抢占，连锁访问内存是十分重要的。方法包括取消中断、取消抢占，用信号量锁定资源等。

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中断的锁定和等待时间：

最强有力的互斥方式是取消中断，这种锁保证独占访问CPU。 funcA () {

int lock = intLock(); .

. critical region that cannot be interrupted .

intUnlock (lock); } 但是，终端锁可能会带来一些问题，如它阻止系统立即对外部事件做出反应（ISR）。因此，锁定时间要尽量的短。

抢占锁和等待时间： 取消抢占可能会减少一些对互斥操作的一些限制，当一个任务正在执行时，不允许其他任务抢占，但ISR可以运行： funcA () {

taskLock (); .

. critical region that cannot be interrupted .

taskUnlock (); } 但是，这种方法也会导致过长的实时响应，例如，当任务没有执行完锁定域的程序，其他高优先级的任务是不允许执行的。因此，应用这种方法时，要使锁定时间尽量的短。

2.3Semaphores信号量

信号量为VxWorks提供了更快的任务间通讯机制。Semaphores are the primary means for addressing the requirements of both mutual exclusion and task synchronization:

? 对于互斥操作，信号量对共享资源实现互锁访问，相对于取消中断或抢占锁，它为

互斥操作提供了更高的粒度；

? 对于同步，信号量配合任务执行与外部事件交互。 这有三种信号量，以解决不同问题： binary：

最快捷、最通用的信号量，用以优化同步信号或互斥信号； mutual exclusion： 一个特殊的二进制信号量，优化互斥信号量内部问题：优先级继承、安全删除和递归； counting： 与二进制信号量相似，但是要记录信号量的使用次数，能够优化对一个资源的多个实例的保护。

VxWorks不仅提供了Wind信号量，同时也提供了POSIX信号量。

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