VX编程手册(6)

VxWorks编程手册

4.2文件、设备和驱动

在VxWorks中，应用程序都是通过打开已命名的文件（files）访问I/O设备的。如： /usr/myfile /pipe/mypipe /tyCo/0 第一个表示是磁盘设备/USR上的文件myfile；第二个是因命名的PIPE；第三个是物理串口通道。但是I/O系统同样对待他们。在VxWorks中，他们都被叫做文件（files），虽然他们是不同的物理对象。被程序模块处理的设备叫驱动（drivers）。所有的I/O都被镜像到命名文件上，这有两种方式：基本的（basic）和缓存的（buffered）。

文件名和缺省设备： 文件名就是一个字符串，一个unstructured设备由设备名标示。在文件系统的设备中，设备名之后跟着文件名，如：DEV1:/file1。 当在I/O函数中指定了一个文件名，I/O系统首先查找设备，其名字与文件名的首部字符串匹配。然后I/O函数被引导到这个设备。如果没有找到匹配的设备名，那么I/O系统就被引导到缺省设备上。缺省设备可以是系统中的任何设备，包括根本没有设备。 非阻塞设备在他们被加入到I/O系统时命名，这通常发生在系统初始化时；而阻塞设备在使用指定的文件系统时进行初始化和命名。 对于设备和文件，这有一些命名规则，通常设备名以“/”开头（除了non-NFS网络设备和VxWorks DOS设备dosFs），如：/usr。Non-NFS网络设备命名采用远端机器名+：，如：host:，剩下的部分是远端文件夹。 使用dosFs的文件系统命名是大写字母+/（或数字）+：，如：DEV1:。

4.3基本I/O

基本I/O是VxWorks中I/O的最底层，其接口与标准C库是兼容的，下面是7个基本I/O函数：

函数 creat( ) remove( ) open( ) close( ) read( ) write( ) ioctl( ) 描述 Create a file. Remove a file. Open a file. (Optionally, create a file.) Close a file. Read a previously created or opened file. Write a previously created or opened file. Perform special control functions on files or devices.

文件描述符： 在基本I/O层，通过文件描述符（file descriptor或fd）来表示一个文件，fd是函数open( )或creat( )返回的一个整数，其它的函数调用都是根据参数得到fd，以指明对应的文件。当文件被打开时，分配fd并返回；当文件被关闭时，fd被释放。在VxWorks中，fd的数量是有限的，它在i/o系统初始化时指定。 文件和资源回收：

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文件描述符和其他对象一样，也需要回收，即当文件描述符的拥有者被删除时，需要关闭文件，删除相关的内核对象。

标准输入、输出和错误： 下面的三个文件描述符被系统保留： 0 = standard input

1 = standard output

2 = standard error output 他们可以被间接映射到任何文件或设备。 全局重定向： 当VxWorks系统初始化时，这三个文件描述符缺省的映射到系统控制台（console），在任务被创建时，他们没有分配任务自己的文件描述符，任务就使用全局描述符。 函数ioGlobalStdSet( )用来实现全局重定向，其参数是被重定向的全局描述符和目的文文件描述符。例子：将全局标准输出（fd=1）映射到描述符为fileFd的文件（需要首先被打开）： ioGlobalStdSet (1, fileFd); 指定任务的重定向： ioTaskStdSet( )函数用来实现指定任务的描述符的映射。其参数包括：目的任务的id，将被映射的标准描述符，和目的描述符，例子：一个任务将标准输出映射到任务自己的文件描述符fileFd： ioTaskStdSet (0, 1, fileFd);

打开和关闭： 在I/O能够对设备进行操作之前，fd必须要先打开。函数open( )有如下参数：文件名、访问类型和模式： fd = open (\name\flags, mode); 访问类型入下表所示： Flag O_RDONLY O_WRONLY O_RDWR O_CREAT O_TRUNC Hex Value 0 1 2 200 400 Description Open for reading only. Open for writing only. Open for reading and writing. Create a new file. Truncate the file. 模式参数的一些特殊用法： 1、通常，你只能用函数open()打开一个已经存在的设备或文件。对于NFS网络和dosFs设备，你可以使用O_CREAT访问类型创建一个文件，在NFS设备中，需要指定模式参数：

fd = open (\name\ 2、对于NFS网络和dosFs设备，你可以使用访问类型O_CREAT和模式FSTAT_DIR来创建子目录。 函数open()执行成功，返回文件描述符fd，fd是全局的，一个任务打开他，其他任务可以使用它，直到调用close()函数。当一个任务退出或被删除，被此任务打开的文件描述不会自动关闭。

创建和删除：

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ceate()函数映射到一个面向文件的设备上，创建一个新的文件，返回文件描述符，其参数与open()类似，但文件名是新创建的而不是已经存在的： fd = creat (\name\flag); remove()函数删除一个文件，但是当一个文件正在打开时，不要删除： remove (\name\ 对于非文件系统的设备，create()与open()一样，但remove()无效。

读和写： 当文件被打开后，任务可以对文件进行读、写操作。Read()函数的参数是：文件描述符、接受缓存地址、要读取的最大字节数： nBytes = read (fd, &buffer, maxBytes); 此函数返回实际读到的字节树。

函数write()的参数是：文件描述符、需要输出的缓存地址、要写的最大字节数： actualBytes = write (fd, &buffer, nBytes); 此函数返回实际写的字节数。如果返回的字节数与请求的字节数不等，就返回错误。 文件截断（Truncation）： 在一个文件打开后，可以使用函数ftruncate( )将文件截取指定的长度，其参数是文件描述符和希望的文件长度：

status = ftruncate (fd, length); 如果成功，返回OK；如果指定的文件长度比实际长度大，或文件不能被截取，返回ERROR，同时设置errno为EINVAL。

I/O控制： 函数ioctl( ) 对于执行任何I/O函数都是open-ended机制，包括：决定当前可用的字节数，设置设备选项，获得文件系统的信息，指定访问位置等。其参数为：fd，控制函数的地址，和一个与函数相关的可选参数：

result = ioctl (fd, function, arg); 例如，使用下面的函数设置tty设备的波特率为9600： status = ioctl (fd, FIOBAUDRATE, 9600);

多文件描述符的处理——SELECT功能： 库提供了任务层的支持，即允许任务等待多个设备就绪；同时，也支持设备驱动层，即驱动有能力探测任务正在等待设备的I/O。为了使用这个功能，头文件selectLib.h必须包含在程序中。 任务级的支持不仅允许任务同时等待多个任务的I/O，它也允许任务指明最大的等待时间。

4.4 Buffered I/O—Stdio

在VxWorks中，可以配置INCLUDE_ANSI_STDIO组件以提供buffered I/O的支持。 使用Stdio： 为了使VxWorks的I/O更有效，stdio实现了缓存方案，即可以读写和缓存大块数据，而不是一个字节一个字节的读写。 fp = fopen (\ 此函数返回一个文件指针（或fp），指向对应的FILE类型的数据结构。

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通过调用fdopen( )函数，一个已经打开的fd可以关联到一个FILE缓存中： fp = fdopen (fd, \ 之后，可以通过fread（）函数读数据，如果一次读一字节；用函数getc( )，通过fwrite（）函数写数据，如果一次写一字节；用函数putc( )。 注意：多个任务不能同时对同一个stdioFILE指针进行I/O操作。 当调用fclose()函数时，FILE缓存被删除。

标准输入、输出和错误： 当任务使用标准的文件描述符时，系统会自动创建对应的三个stdio FILE缓存。每个任务在使用标准描述符时都有他自己的stdio FILE缓存。

4.5其他各式的I/O

printf( ) ,sprintf( ) 和sscanf( )： 此三个函数通常被认为是stdio包的一部分，而在VxWorks中，虽然功能相同，但是却不使用stdio包。实际上，它使用fioLib库中的自包含的、格式化的、非缓存的接口。 printErr( )和fdprintf( )： fioLib库提供了附加的格式化的但没有缓存的输出函数，函数printErr( )与printf( )函数类似，但将格式化字符串输出到标准错误描述符2。函数 fdprintf( ) 将格式化字符串输出到指定的文件描述符。

消息日志： logLib库对格式化的消息提供日志功能，而不需要当前任务执行i/o操作。消息格式和参数被发送到日志任务的队列中。

4.6异步输入、输出（AIO）

异步输入输出可以在一般的内部进程间并行的执行输入、输出操作，其优点是大大提高处理效率：因为当资源可用，它就可以执行I/O操作，可以消除不必要的任务阻塞，因而不必在内部进程和输入输出之间争夺资源。 POSIX AIO函数： AioPxLib库提供了POSIX AIO函数。为了异步的访问文件，首先需要调用函数open()打开文件，然后根据返回的文件描述符调用其他函数。下表为POSIX AIO函数： aioPxLibInit( ) ——Initialize the AIO library (non-POSIX).

aioShow( ) ——Display the outstanding AIO requests (non-POSIX).* aio_read( ) ——Initiate an asynchronous read operation. aio_write( ) ——Initiate an asynchronous write operation.

aio_listio( ) ——Initiate a list of up to LIO_MAX asynchronous I/O requests. aio_error( ) ——Retrieve the error status of an AIO operation.

aio_return( ) ——Retrieve the return status of a completed AIO operation. aio_cancel( ) ——Cancel a previously submitted AIO operation.

aio_suspend( ) ——Wait until an AIO operation is done, interrupted, or timed out.

AIO 控制块：

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每个AIO的调用者都把AIO控制块作为描述AIO操作的依据，调用程序为控制块分配空间。两个同时发生的AIO操作不能使用同一个控制块。在你请求AIO操作之后，调用

aio_return( )函数之前，千万不要修改相应的AIO控制块。aio_return( )函数释放AIO控制块。 AIOcb数据结构被定义在aio.h文件中。 使用AIO： 函数aio_read( ), aio_write( ), or lio_listio( )触发AIO操作。lio_listio( )函数允许你一次执行多个异步请求（读或写），通常，在执行AIO请求之后，实际的I/O操作不一定立即发生，因此，函数的返回值也不会影响实际I/O操作的结果，唯一的影响是：请求是否成功，即AIO函数是否已经把操作加到执行队列中了。I/O操作执行之后，也有返回值。有两个函数可以得到I/O操作是否成功或失败的信息：aio_error( ) 和aio_return( )。aio_error( )函数得到AIO操作的状态（成功，失败或在进行中），aio_return( )函数或的单个I/O操作的返回值。在AIO操作完成之前，它的错误状态是EINPROGRESS。为了取消AIO操作，调用函数aio_cancel( )。 可以使用aio_error( )函数检查读或写AIO操作是否完成。 检查AIO请求是否完成可以使用如下方式：

1、 周期的检查aio_error( )函数的结果，直到AIO请求状态不是EINPROGRESS为止； 2、 aio_suspend()函数将任务悬挂起来，直到AIO请求完成； 3、 当AIO完成时采用信号通知

4.7 VxWorks中的设备

所有的VxWorks设备驱动都遵循上面描述的基本规定，但有各自不同，本章详细说明。

Module ttyDrv ptyDrv pipeDrv memDrv nfsDrv netDrv ramDrv scsiLib -

4.7.1串口I/O设备（终端和伪终端设备）

VxWorks提供了终端和伪终端设备驱动（tty和pty），tty驱动是针对实际终端，pty驱动是针对仿真终端。VxWorks串口I/O设备是缓存的连续字节流，每个设备都有一个环形缓存区，用于输入和输出，在系统初始化时，创建设备时，指定环形缓存区的大小。 Tty选项： Tty设备有一套选项，以影响设备的行为。可以调用ioctl( )函数，通过设置位设置这些选项。例子：status = ioctl (fd, FIOSETOPTIONS, OPT_TERMINAL & ~OPT_MON_TRAP); 下面是选项的总结：

OPT_LINE—— Select line mode. (See Raw Mode and Line Mode, p.176.) OPT_ECHO ——Echo input characters to the output of the same channel.

Driver Description Terminal driver Pseudo-terminal driver Pipe driver Pseudo memory device driver NFS client driver Network driver for remote file access RAM driver for creating a RAM disk SCSI interface library Other hardware-specific drivers 第 30 页 共 35 页

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