基于嵌入式作業系統VxWorks的多任務并發程式設計（6）――綜合執行個體

<b>基于嵌入式作業系統</b><b>VxWorks</b><b>的多任務并發程式設計（</b><b>6</b><b>）</b>

<b>――綜合執行個體</b>

<b>作者：</b>宋寶華<b>  e-mail:</b>[email][email protected][/email]

這一次連載我們将給出一個綜合的執行個體，系統地用到連載1~5中所學的知識。

假設我們面對這樣的一個通信控制系統，它由三大部分組成：運作于PC機Windows作業系統上的人機界面程式、運作于RISC結構通用處理器上的VxWorks作業系統和運作于數字信号處理（DSP）處理器上的波形處理軟體。RISC處理器和DSP都存在于目标電路闆上，是一個典型的嵌入式系統硬體平台。在Windows的人機界面上我們可以編輯一些資訊，經過TCP/IP協定棧傳遞給VxWorks作業系統，VxWorks再控制DSP将這些資訊經過數字調制之後發送出去。VxWorks與DSP通過共享記憶體（硬體意義上的同一片記憶體，即同一存儲晶片的相同存儲空間）通信。系統整體架構如下圖：

上述架構來源于一個真實的開發項目，限于技術保密的原因，筆者不能透露其細節。但是從上述簡單描述中，我們應該大概已知道該系統的功能。其實，這樣的系統非常常見，是一種較通用的軟硬體架構方式。

    整個VxWorks上的波形控制子產品需要運作如下幾個并發的使用者任務：

    // VxWorks與DSP之間的資料傳遞

（1）SendDatatoDSP：VxWorks發送資料到DSP；

    （2）RecvDataFromDSP：VxWorks從DSP接收資料；

    // VxWorks與DSP之間的通信控制（硬體查詢方式）

（3）IsDspDataCome：查詢DSP是否有資料向VxWorks傳送；

    （4）IsDspReqData：查詢DSP是否向VxWorks及上層請求封包；

   // VxWorks與Windows的資料傳遞

    （5）SendDataToWin：通過socket（基于UDP協定）向Windows上傳封包；

    （6）RecvDataFromWin：接收來自Windows的通過socket（基于UDP協定）下傳的封包。

    根據任務的緊要程度，SendDatatoDSP、RecvDataFromDSP、SendDataToWin、SendDataToWin運作于相同的較高優先級，而查詢任務IsDspDataCome、IsDspReqData運作于相同的較低優先級。查詢任務主要運作一個while(1)的無限循環，占據開銷很大，我們适宜讓它們運作在SendDatatoDSP、RecvDataFromDSP、SendDataToWin、SendDataToWin四任務被阻塞的情況之下。

鑒于此，系統采用了優先級搶占和時間片輪轉排程相結合的方式。

下面給出了啟動這些任務的代碼：

    //向DSP發送資料任務

if ((taskSpawn("SendDatatoDSP", 180, 0, 100000,

       (FUNCPTR) SendDatatoDSP,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)

    {

       printf("Create Task SendDatatoDSP ERROR \n");

    }

    //從DSP接收資料任務

    if ((taskSpawn("RecvDataFromDSP", 180, 0, 100000,

       (FUNCPTR)RecvDataFromDSP, 1,0,0,0,0,0)) == ERROR)

       printf("Create Task RecvDataFromDSP ERROR \n");

    //從Windows接收資料任務

    if ((taskSpawn("RecvDataFromWin", 180, 0, 100000,

       (FUNCPTR) RecvDataFromWin,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)

       printf("Create Task RecvDataFromWin ERROE \n");

    }  

    //向Windows發送資料任務

    if ((taskSpawn("SendDataToWin", 180, 0, 100000,

       (FUNCPTR) SendDataToWin,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)

       printf("Create Task SendDataToWin ERROR \n");

    //查詢DSP是否向VxWorks發送封包任務

    if ((taskSpawn("IsDspDataCome", 181, 0, 100000,

       (FUNCPTR)isDspDataCome,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)

       printf("Create Task IsDspDataCome ERROR \n");

    //查詢DSP是否向VxWorks發送封包請求任務

   if ((taskSpawn("IsDspReqData",181, 0, 100000,

       (FUNCPTR) IsDspReqData,0,0,0,0,0,0)) == ERROR)

  {

       printf("Create Task isDspReqWavData ERROR \n");         

  }

SendDatatoDSP、RecvDataFromDSP、SendDataToWin、RecvDataFromWin、IsDspReqData任務之間的通信主要使用了VxWorks的消息隊列，IsDspDataCome與RecvDataFromDSP以二進制信号量進行同步。

在發送資訊時，RecvDataFromWin通告socket收到資訊後，将該資訊以消息隊列的方式發送給SendDataToDSP任務，SendDataToDSP任務具體完成将資料放入特定的存儲空間。任務之間的通信及與上下層互動的方式如下圖（該圖給出了資訊從上到下傳遞的情況）：

       在發送完部分資訊封包後，DSP可能請求（Request）上層繼續發送資訊，Request流動的方式如下圖：

IsDspReqData任務首先通過查詢共享記憶體得知DSP需要資訊，它組織一個請求封包，通過消息隊列向SendDataToWin發送消息（消息内容為這個請求封包），SendDataToWin再通過socket向Windows上傳這個請求，其後進入發送資訊的過程。

在接收資訊時，isDspDataCome任務獲悉DSP傳遞資料給VxWorks後，發送二進制信号量給RecvDataFromDSP任務，RecvDataFromDSP任務獲得接收到的資訊并組織封包發送消息給SendDataToWin任務，SendDataToWin任務通過socket将資訊封包發送給Windows。這些任務之間的通信及與上下層互動的方式如下圖所示（該圖給出了資訊從下到上傳遞的情況）：

下面給出各個任務的源代碼架構：

<b>任務</b><b>RecvDataFromDSP</b><b>：</b>

void RecvDataFromDSP(int SrcBoardNo)

{

  …//

  while (1)

    /*wait DSP Data Ready*/

    semTake(pEvent, WAIT_FOREVER);

    /*copy data to exchange buffer*/

    memcpy(&amp;recvData, pSrcAddress, sizeof(InterDataPkt));

    //let net com task to send data to win

    msgQSend(sendDataToWin,  /* message queue on which to send */

    &amp;recvData,  /* message to send */

    sizeof(InterDataPkt),  /* length of message */

    WAIT_FOREVER,  /* ticks to wait */

    MSG_PRI_NORMAL);

}

<b>任務</b><b>SendDataToDSP</b><b>：</b>

void SendDataToDSP(int BoarNum)

  ...//

   msgQReceive(sendToDSP,  &amp;sendToDSPData,

                 sizeof(InterDataPkt), WAIT_FOREVER);

    ...  //

<b>任務</b><b>isDspDataCome</b><b>：</b>

void isDspDataCome()

    if (*bIntAddr != 0)

      logMsg("recv dsp data\n");

      *bIntAddr = 0;

      semGive(pEvent);

<b>任務</b><b>isDspReqData</b><b>：</b>

void isDspReqData()

  ...  //

      interDataPkt.byPktType = REQ_WAV_PKT; //send "send request"         

<b>任務</b><b>RecvDataFromWin</b>：

int RecvDataFromWin()

  int fromszie = 0;

  struct sockaddr from;

  InterDataPkt interDataPkt;

    if (recvfrom(pRecvSokcet, &amp;interDataPkt, sizeof(InterDataPkt), 0, (struct

      sockaddr*) &amp;from, &amp;fromszie) ==  - 1)

      logMsg("receive data error\n");

      return ERROR;

    else

      msgQSend(sendToDSP, &amp;interDataPkt, sizeof(InterDataPkt),

        WAIT_FOREVER, MSG_PRI_NORMAL);

  return O;

在RecvDataFromWin任務啟動之前，應該先進行其使用到的pRecvSokcet的初始化，這個socket用于接收來自Windows的封包。為了補充連載4中socket通信例子的遺憾，我們在此詳細給出該資料報socket初始化的源代碼：

int RecvSocketInit()

  /* ready for socket */

  struct sockaddr_in serverAddr;

  serverAddr.sin_family = AF_INET;

  serverAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); //監聽端口

  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*) &amp;serverAddr, sizeof(serverAddr)) ==

    ERROR)

    printf("Socket Bind Error\n");

  return OK;

};

<b>任務</b><b>SendDataToWin</b><b>：</b>

int SendDataTask()

  InterDataPkt sendToWinData;

  struct sockaddr_in server;

  server.sin_family = AF_INET;

  server.sin_port = htons(WINDOWS_PORT); //server的監聽端口

  server.sin_addr.s_addr = inet_addr(WINDOWS_IP); //server的位址

    msgQReceive(sendToWin,  &amp;sendToWinData,

    if (sendto(pSendSocket, &amp;sendToWinData, sizeof(InterDataPkt), 0, (struct

      sockaddr*) &amp;server, sizeof(server)) ==  - 1)

      logMsg("Send data error\n");

當然，在任務SendDataToWin啟動之前，也需要進行其所調用socket――pSendSocket的初始化，其代碼如下：

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;

系統中包含一個輔助定時器，在定時器中斷處理函數中釋放一個二進制信号量，下面是與定時器相關函數的源代碼：

/* 定時器中斷處理函數 */

void intClk()

  semGive(pClkEvent);

/* 設定定時器 */

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();

[1]《VxWorks作業系統指南》，下載下傳位址：

<a href="http://amine.nease.net/docs/vxworks_cg.doc">[url]http://amine.nease.net/docs/vxworks_cg.doc[/url]</a>

<a href="http://www.rt.db.erau.edu/experiments/vx/toc/TableOfContents.html">[url]http://www.rt.db.erau.edu/experiments/vx/toc/TableOfContents.html[/url]</a>

[3]《Tornado Online Manuals》，擷取途徑：Tornado線上幫助

[5]《edw嵌入式論壇精華版200406》，下載下傳位址：

<a href="http://amine.nease.net/docs/edwbbs200406.rar">[url]http://amine.nease.net/docs/edwbbs200406.rar[/url]</a>

 本文轉自 21cnbao 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/21cnbao/120275，如需轉載請自行聯系原作者