基于Vxworks實時操作系統的串口通信程序設計與實現

時間：2024-06-18 16:56:03 計算機網絡畢業論文我要投稿

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摘要：結合嵌入式實時操作系統VxWorks實現風洞測控系統的實際應用,以其中的串口通信為例，討論了在VxWorks下實現串口通信的關鍵技術，給出了基本原理、環境配置和程序示例。
關鍵詞：VxWorks；實時操作系統；嵌入式操作系統；串行通信

Combining with the application of wind tunnel measure and control system with embedded real-time operating system VxWorks , with the serial communication in it as an example ,the key techniques about realization of the serial communication in VxWorks are discussed. Communication mechanism， environment configure and corresponding program examples are provided.

VxWorks；RTOS；embedded operating system； Serial Communication

1前言

目前市場上比較著名的實時操作系統有：VxWorks、PSOS、Nucleus、QNX、VRTX、Windows CE、Palm 0S、Lynx0S等。其中，VxWorks是一個具有微內核、可裁剪的高性能強實時操作系統，在實時操作系統市場上處于領先地位。它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛星通訊、彈道制導、飛機導航等。在美國的 F-16戰斗機、B-2 隱形轟炸機和愛國者導彈上，甚至火星探測器上都使用了VxWorks實時操作系統。在嵌入式實時操作系統中使用串口通信，不僅可擴展嵌入式設備通信能力，而且可擴大其應用范圍。

2 VxWorks簡介

VxWorks是由wRS(wind River Systems，Inc．)公司開發的一套具有微內核、高性能、可伸縮的實時操作系統，支持廣泛的網絡通信協議，并能夠根據用戶的需求進行組合，其開放式的結構和對工業標準的支持使開發者只需做最少的工作即可設計出有效的適合于不同用戶要求的系統。除了性能出眾的操作系統之外，wRS公司還提供了優秀的實時操作系統開發工具Tornado。Tornado由三個高度集成的部分組成：Tornado工具，一整套強有力的交叉開發工具；VxWorks運行系統，是運行在目標機上的高性能、可裁剪的實時操作系統；連接目標機和宿主機的通信選項，加以太網、串行線路、在線仿真等。Tornado能夠支持Windows、Unix等流行的工作平臺和PowerPC、X86、ARM等幾乎所有的目標處理器，所提供的工具可用于所有目標機，并具有兩種調試模式(系統模式和任務模式)。除了基本的功能和開發工具外，Tornado還具有先進的系列網絡產品，極大地擴展了Tornado的網絡特性，并增強了嵌人式微處理器的網絡特性。

3 串口通信基本原理

串口在嵌入式系統當中是一類重要的數據通信接口，其本質功能是作為CPU和串行設備間的編碼轉換器。當數據從CPU經過串行端口發送出去時，字節數據轉換為串行的位；在接收數據時，串行的位被轉換為字節數據。應用程序要使用串口進行通信，必須在使用之前向操作系統提出資源申請要求(打開串口)，通信完成后必須釋放資源(關閉串口)。

串口通信的優點是開發簡單，在傳輸數據量不大、要求速度不高而傳輸距離較大的通信場合得到廣泛應用。

在VxWorks中，將I/O系統設計成為任何類型的設備提供一個簡單、統一、獨立于設備的接口，任何對于串口的操作都可以視為對一個文件的操作，而不必了解串口設備或程序驅動實現的細節。在串口通信軟件的設計中，當串口初始化完成后，在使用之前利用open()打開相應串口，然后進行配置。

VxWorks提供終端和偽終端設備驅動。Tty驅動針對實終端；pty針對仿真終端的程序。Tty設備有兩種操作模式：raw模式和line模式。在raw模式下，每個剛從設備輸入的字符對讀者都是有效的；在line模式下所有輸入字符被存儲，直到NEWLINE字符輸入。設備選項字使用帶FIOSETOPTIONS 功能的ioctl()程序來設置。

配置完成后，依據串口打開時的讀寫標志，調用函數write()、read()對串口進行只讀操作、只寫操作或同時進行讀寫操作。

為提高數據接收的實時性，可采用中斷方式，利用VxWorks提供的select函數的事件觸發機制，將讀串口的任務阻塞使其一直等待數據，當有數據來到的時候該任務會立刻自動響應，提高系統的實時性。

4 環境配置

在本實時應用系統中采用486機作為目標機，串口通信時目標機VxWorks系統啟動盤的制作步驟：

(1) 修改通用配置文件\\Tornado\target\config\pc486\config.h。在config.h文件中加入以下宏定義：

#define INCLUDE_WDB

#define INCLUDE_WDB_TTY_TEST

#undef WDB_COMM_TYPE

#define WDB_COMM_TYPE WDB_COMM_SERIAL /*定義通信方式為串口聯結*/

#define WDB_TTY_CHANNEL 1 /*通道號*/

#define WDB_TTY_BAUD 9600 /*串口速率，可設置至38400*/

#define WDB_TTY_DEV_NAME "tyCo/1"