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基于嵌入式操作系统VxWorks的多任务并发程序设计（6）――综合实例

2017-11-15 1992
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简介：

基于嵌入式操作系统VxWorks的多任务并发程序设计（6）

――综合实例
作者：宋宝华  e-mail:[email]21cnbao@21cn.com[/email]
这一次连载我们将给出一个综合的实例，系统地用到连载 1~5 中所学的知识。

13 系统描述

假设我们面对这样的一个通信控制系统，它由三大部分组成：运行于 PC 机 Windows 操作系统上的人机界面程序、运行于 RISC 结构通用处理器上的 VxWorks 操作系统和运行于数字信号处理（ DSP ）处理器上的波形处理软件。 RISC 处理器和 DSP 都存在于目标电路板上，是一个典型的嵌入式系统硬件平台。在 Windows 的人机界面上我们可以编辑一些信息，经过 TCP/IP 协议栈传递给 VxWorks 操作系统， VxWorks 再控制 DSP 将这些信息经过数字调制之后发送出去。 VxWorks 与 DSP 通过共享内存（硬件意义上的同一片内存，即同一存储芯片的相同存储空间）通信。系统整体框架如下图：
上述框架来源于一个真实的开发项目，限于技术保密的原因，笔者不能透露其细节。但是从上述简单描述中，我们应该大概已知道该系统的功能。其实，这样的系统非常常见，是一种较通用的软硬件架构方式。

14 任务控制与调度

     整个VxWorks上的波形控制模块需要运行如下几个并发的用户任务：
    // VxWorks 与DSP之间的数据传递
（1）SendDatatoDSP：VxWorks发送数据到DSP；
     （2）RecvDataFromDSP：VxWorks从DSP接收数据；
    // VxWorks 与DSP之间的通信控制（硬件查询方式）
（3）IsDspDataCome：查询DSP是否有数据向VxWorks传送；
     （4）IsDspReqData：查询DSP是否向VxWorks及上层请求报文；
   // VxWorks 与Windows的数据传递
     （5）SendDataToWin：通过socket（基于UDP协议）向Windows上传报文；
     （6）RecvDataFromWin：接收来自Windows的通过socket（基于UDP协议）下传的报文。
     根据任务的紧要程度，SendDatatoDSP、RecvDataFromDSP、SendDataToWin、SendDataToWin运行于相同的较高优先级，而查询任务IsDspDataCome、IsDspReqData运行于相同的较低优先级。查询任务主要运行一个while(1)的无限循环，占据开销很大，我们适宜让它们运行在SendDatatoDSP、RecvDataFromDSP、SendDataToWin、SendDataToWin四任务被阻塞的情况之下。
鉴于此，系统采用了优先级抢占和时间片轮转调度相结合的方式。
下面给出了启动这些任务的代码：
    // 向DSP发送数据任务
if ((taskSpawn("SendDatatoDSP", 180, 0, 100000,
       (FUNCPTR) SendDatatoDSP,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)
    {
       printf("Create Task SendDatatoDSP ERROR \n");
    }
    // 从DSP接收数据任务
    if ((taskSpawn("RecvDataFromDSP", 180, 0, 100000,
       (FUNCPTR)RecvDataFromDSP, 1,0,0,0,0,0)) == ERROR)
    {
       printf("Create Task RecvDataFromDSP ERROR \n");
    }
    // 从Windows接收数据任务
    if ((taskSpawn("RecvDataFromWin", 180, 0, 100000,
       (FUNCPTR) RecvDataFromWin,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)
    {
       printf("Create Task RecvDataFromWin ERROE \n");
    }  
    // 向Windows发送数据任务
    if ((taskSpawn("SendDataToWin", 180, 0, 100000,
       (FUNCPTR) SendDataToWin,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)
    {
       printf("Create Task SendDataToWin ERROR \n");
    }
    // 查询DSP是否向VxWorks发送报文任务
    if ((taskSpawn("IsDspDataCome", 181, 0, 100000,
       (FUNCPTR)isDspDataCome,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)
    {
       printf("Create Task IsDspDataCome ERROR \n");
    }
    // 查询DSP是否向VxWorks发送报文请求任务
   if ((taskSpawn("IsDspReqData",181, 0, 100000,
       (FUNCPTR) IsDspReqData,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)
  {
       printf("Create Task isDspReqWavData ERROR \n");         
  }

15 任务间通信

SendDatatoDSP 、RecvDataFromDSP、SendDataToWin、RecvDataFromWin、IsDspReqData任务之间的通信主要使用了VxWorks的消息队列，IsDspDataCome与RecvDataFromDSP以二进制信号量进行同步。
在发送信息时，RecvDataFromWin通告socket收到信息后，将该信息以消息队列的方式发送给SendDataToDSP任务，SendDataToDSP任务具体完成将数据放入特定的存储空间。任务之间的通信及与上下层交互的方式如下图（该图给出了信息从上到下传递的情况）：
        在发送完部分信息报文后，DSP可能请求（Request）上层继续发送信息，Request流动的方式如下图：
IsDspReqData 任务首先通过查询共享内存得知DSP需要信息，它组织一个请求报文，通过消息队列向SendDataToWin发送消息（消息内容为这个请求报文），SendDataToWin再通过socket向Windows上传这个请求，其后进入发送信息的过程。
在接收信息时，isDspDataCome任务获悉DSP传递数据给VxWorks后，发送二进制信号量给RecvDataFromDSP任务，RecvDataFromDSP任务获得接收到的信息并组织报文发送消息给SendDataToWin任务，SendDataToWin任务通过socket将信息报文发送给Windows。这些任务之间的通信及与上下层交互的方式如下图所示（该图给出了信息从下到上传递的情况）：
下面给出各个任务的源代码框架：
任务 RecvDataFromDSP ：
void RecvDataFromDSP(int SrcBoardNo)
{
  …//
  while (1)
  {
    /*wait DSP Data Ready*/
    semTake(pEvent, WAIT_FOREVER);
    /*copy data to exchange buffer*/
    memcpy(&recvData, pSrcAddress, sizeof(InterDataPkt));
    //let net com task to send data to win
    msgQSend(sendDataToWin,  /* message queue on which to send */
    &recvData,  /* message to send */
    sizeof(InterDataPkt),  /* length of message */
    WAIT_FOREVER,  /* ticks to wait */
    MSG_PRI_NORMAL);
  }
}
任务 SendDataToDSP ：
void SendDataToDSP(int BoarNum)
{
  ...//
  while (1)
  {
   msgQReceive(sendToDSP,  &sendToDSPData,
                 sizeof(InterDataPkt), WAIT_FOREVER);
    ...  //
  }
}
任务 isDspDataCome ：
void isDspDataCome()
{
  ...//
  while (1)
  {
    if (*bIntAddr != 0)
    {
      logMsg("recv dsp data\n");
      *bIntAddr = 0;
      semGive(pEvent);
    }
  }
}
任务 isDspReqData ：
void isDspReqData()
{
  ...  //
  while (1)
  {
    if (*bIntAddr != 0)
    {
      *bIntAddr = 0;
      interDataPkt.byPktType = REQ_WAV_PKT; //send "send request"         
 
      
      
    }
  }
}
任务 RecvDataFromWin ：
int RecvDataFromWin()
{
  int fromszie = 0;
  struct sockaddr from;
  InterDataPkt interDataPkt;
 
  while (1)
  {
    if (recvfrom(pRecvSokcet, &interDataPkt, sizeof(InterDataPkt), 0, (struct
      sockaddr*) &from, &fromszie) ==  - 1)
    {
      logMsg("receive data error\n");
      return ERROR;
    }
    else
    {
      msgQSend(sendToDSP, &interDataPkt, sizeof(InterDataPkt),
        WAIT_FOREVER, MSG_PRI_NORMAL);
    }
  }
 
  return O;
}
在 RecvDataFromWin 任务启动之前，应该先进行其使用到的 pRecvSokcet 的初始化，这个 socket 用于接收来自 Windows 的报文。为了补充连载 4 中 socket 通信例子的遗憾，我们在此详细给出该数据报 socket 初始化的源代码：
int RecvSocketInit()
{
  /* ready for socket */
  struct sockaddr_in serverAddr;
 
  serverAddr.sin_family = AF_INET;
  serverAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); // 监听端口
  serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 
  /* Create Socket*/
  pRecvSokect = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  if (pRecvSocket == ERROR)
  {
    printf("Socket Create Error\n");
    return ERROR;
  }
  /*  bind Socket */
  if (bind(pRecvSocket, (struct sockaddr*) &serverAddr, sizeof(serverAddr)) ==
    ERROR)
  {
    printf("Socket Bind Error\n");
    return ERROR;
  }
 
  return OK;
};
任务 SendDataToWin ：
int SendDataTask()
{
  InterDataPkt sendToWinData;
 
  struct sockaddr_in server;
  server.sin_family = AF_INET;
  server.sin_port = htons(WINDOWS_PORT); //server 的监听端口
  server.sin_addr.s_addr = inet_addr(WINDOWS_IP); //server 的地址
 
  while (1)
  {
    msgQReceive(sendToWin,  &sendToWinData,
                 sizeof(InterDataPkt), WAIT_FOREVER);
 
    if (sendto(pSendSocket, &sendToWinData, sizeof(InterDataPkt), 0, (struct
      sockaddr*) &server, sizeof(server)) ==  - 1)
    {
      logMsg("Send data error\n");
      return ERROR;
    }
  }
  return OK;
}
当然，在任务 SendDataToWin 启动之前，也需要进行其所调用 socket ―― pSendSocket 的初始化，其代码如下：
int SendSocketInit(void)
{
    
     /* Create Send Socket*/
      pSendSocket =socket (AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
      if(pSendSocket==ERROR)
      {
      printf("Send Socket Create Error\n");
      return  ERROR;
      }
 
      return OK;
}

16 中断

系统中包含一个辅助定时器，在定时器中断处理函数中释放一个二进制信号量，下面是与定时器相关函数的源代码：
/*  定时器中断处理函数  */
void intClk()
{
  semGive(pClkEvent);
}
/*  设置定时器  */
void SetupClk(int nclkNum)
{
  /* Connect a clk*/
  if (sysAuxClkConnect((FUNCPTR)intClk, 0) == ERROR)
  {
    printf("clk Connect Error\n");
  }
  /*Disable Clk*/
  sysAuxClkDisable();
  /*Set a Frequency */
  if (sysAuxClkRateSet(nclkNum) == ERROR)
  {
    printf("Rate set Error\n");
  }
  /*Enable a Clk*/
  sysAuxClkEnable();
};
 
至此，我们就完成了本系列文章所有内容的讲解。文中的错误在所难免，欢迎您联系作者指正错误或讨论问题（ email ： [email]21cnbao@21cn.com[/email] ）。您还可以在笔者的博客上获得本系列文章并参与讨论，地址为 [url]http://blog.donews.com/21cnbao[/url] 。

附：本系列文章相关参考资料

[1] 《 VxWorks 操作系统指南》，下载地址：
[2] 美 Embry-Riddle Aeronautical 大学（网址： [url]http://www.erau.edu/[/url] ） Real-Time Laboratory 实验课程资料，下载地址：
[3] 《 Tornado Online Manuals 》，获取途径： Tornado 在线帮助
[4] 《 VxWork 介绍及编程》，下载地址： [url]http://drew.nease.net/mypage/VxWorks.htm[/url]
[5] 《 edw 嵌入式论坛精华版 200406 》，下载地址：




 本文转自 21cnbao 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/21cnbao/120275，如需转载请自行联系原作者


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Windows
消息中间件
Python
网络协议
调度
关键词：
嵌入式操作系统并发程序设计
嵌入式操作系统vxworks多任务并发程序设计
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