mingdu.zheng <at> gmail <dot> com 1. 簡介
I/O輔助程序為eCos Synthetic提供不能簡單通過系統調用實作的裝置模拟。 I/O輔助程序為eCos和虛拟裝置之間提供了标準接口，通過該接口可以模拟資料讀寫和中斷。 I/O輔助程序提供了一個使用者界面， 通過使用者界面可以為開發人員提供一個直覺的狀态訓示。 I/O輔助程序的主要部分使用TCL編寫，是以其模拟裝置的實作也可以使用TCL語言實作，這使得擴充I/O輔助程序變得更加容易。
本文是《eCos Synthetic實踐》系列的第三篇，介紹怎樣配置、編譯、安裝I/O輔助程序，以及相關的裝置子產品， 配置、編譯、安裝過程是标準的configure, make, make install三部曲。以及I/O輔助程序的使用和tdf配置檔案。
2. 安裝附加軟體
首先需要安裝tcl-dev和tk-dev，分别是tcl和tk的開發包，I/O輔助程序使用TCL實作，使用Tk實作其使用者界面， 是以需要安裝這兩個開發包。
sudo apt-get install tcl-dev 安裝tcl-dev開發包，如果未安裝該軟體包，那麼将出現錯誤：unable to locate Tcl configuration file tclConfig.sh
sudo apt-get install tk-dev 安裝tk-dev開發包，如果未安裝該軟體包，那麼将出現錯誤：unable to locate Tk config file tkConfig.sh
3. I/O輔助程序的編譯安裝
3.1. 編譯安裝I/O輔助程序主子產品和Console子產品
mkdir ~/build
cd ~/build
~/ecos-hg/packages/hal/synth/arch/current/host/configure
make
sudo make install 預設安裝到/usr/local/libexec/ecos/hal/synth/arch/<version>目錄下。 主要檔案包括ecosynth, ecosynth.tcl, console.tcl。ecosynth是由C語言編譯的二進制可執行檔案， ecosynth初始化TCL的運作環境，然後調用TCL解釋器運作ecosynth.tcl腳本，ecosynth.tcl是I/O輔助程序的主體部分， 提供資料傳輸、中斷管理、使用者界面等功能。console.tcl是終端模拟裝置，用來接收eCos的診斷輸出并将輸出顯示在I/O輔助程序的視窗内， console.tcl由ecosynth.tcl根據tdf配置選項決定是否加載。不能直接執行這三個檔案中的任意一個，這也是将這幾個檔案存儲在libexec目錄下的原因， ecosynth由eCos在初始化時建立執行。
3.2. 編譯安裝Ethernet子產品
rm * -rf
~/ecos-hg/packages/devs/eth/synth/ecosynth/current/host/configure
make
sudo make install 預設安裝到/usr/local/libexec/ecos/devs/eth/synth/ecosynth/>version<目錄下。 主要檔案包括ethernet.tcl、rawether，ethernet.tcl是虛拟以太網裝置的實作檔案，由ecosynth.tcl根據tdf配置選項進行加載， rawether是由C語言編譯的二進制可執行檔案，用來幫助ethernet.tcl完成一些使用TCL語言不能實作的底層操作， 主要是對Linux以太網裝置的讀寫，可以是真實的網卡，也可以是TAP裝置。
3.3. 編譯安裝Framebuffer子產品
rm * -rf
~/ecos-hg/packages/devs/framebuf/synth/current/host/configure
make
sudo make install 預設安裝到/usr/local/libexec/ecos/devs/framebuf/synth/>version<目錄下。 主要檔案包括framebuf.tcl、framebuf，framebuf.tcl是虛拟顯示裝置的實作檔案，由ecosynth.tcl根據tdf配置選項進行加載， framebuf是由C語言編譯的二進制可執行檔案，用來幫助framebuf.tcl完成一些使用TCL語言不能實作的底層驅動， 主要是像素格式換行和對X Server的繪圖輸出。
3.4. 編譯安裝Watchdog子產品
rm * -rf
~/ecos-hg/packages/devs/watchdog/synth/current/host/configure
make
sudo make install 預設安裝到/usr/local/libexec/ecos/devs/watchdog/synth/>version<目錄下。 Watchdog是相對簡單的裝置，由watchdog.tcl實作，不需要C語言實作的其它程式來輔助，watchdog.tcl由ecosynth.tcl根據tdf配置選項進行價值。
4. 簡單執行個體
接下來我們将建立一個比較簡單的執行個體，該執行個體将引用診斷輸出和看門狗這兩種相對簡單的裝置。
4.1. 配置編譯eCos庫
請參考《eCos Synthetic實踐（一）——Hello World!》3. 配置編譯eCos Synthetic庫。
需要補充的是需要添加Watchdog IO device，這裡的執行個體将引用Watchdog元件。
圖 1. 添加Watchdog IO device元件
4.2. 建立Eclipse工程
打開Eclipse，通過菜單File > New > Project，選擇C/C++分類下的C++ Project， 打開C++ Project項目建立向導， Project name 輸入 synth-hello，Project type選擇Hello World C++ Project， 點選Finish完成項目建立。 剩下的工作請參考《eCos Synthetic實踐（一）——Hello World!》5. 建立Hello World工程
執行個體C++代碼，将下列代碼覆寫Eclipse工程的源代碼， 在這個代碼中，不斷增加複位看門狗的延時時間，直到看門狗逾時停止eCos應用程式。
#include <cyg/infra/diag.h>
#include <cyg/kernel/kapi.h>
#include <cyg/io/watchdog.hxx>
int main(void)
{
diag_printf("Start watchdog.\n");
Cyg_Watchdog::watchdog.start();
for(int i = 0; ; i++)
{
diag_printf("Delay %d ticks.\n", i * 10);
cyg_thread_delay(i * 10);
diag_printf("Reset watchdog.\n");
Cyg_Watchdog::watchdog.reset();
}
return 0;
} 執行個體tdf檔案，儲存到~/.ecos/synth/default.tdf，tdf檔案是I/O輔助程序的配置檔案。
synth_device console {
filter trace {^TRACE:.*} -foreground HotPink1 -hide 1
}
synth_device watchdog {
use wallclock_time
} 4.3. 編譯工程
通過菜單Project > Build Project編譯工程，在Console視圖可以看到編譯輸出及結果。
4.4. 運作eCos應用和I/O輔助程序
預設情況下，調試或運作eCos不會執行I/O輔助程序，需要為eCos可執行檔案加上–io選項才會執行I/O輔助程序。 如果在Eclipse環境下調試，那麼通過Run > Debug Configurations…打開調試配置對話框， 在C/C++ Application上右鍵，選擇New， 建立一個 C/C++ Application類型的調試配置。 選擇Arguments标簽頁，在Program arguments輸入框内加入選項“–io”。
圖 2. 添加程式參數
再切換到Environment标簽頁，添加環境變量ECOS_REPOSITORY=”~/ecos-hg/packages”，這個環境變量指向所使用的eCos倉庫的根目錄。
圖 3. 添加環境變量
如果沒有添加ECOS_REPOSITORY環境變量，那麼預設使用編譯I/O輔助程序的那個eCos倉庫作為目前的eCos倉庫， 但是ecosynth.tcl檔案存在一個bug，變量名引用錯誤，實際上不能正确使用預設的eCos倉庫。 如果沒有添加環境變量，那麼将導緻錯誤：can’t read “synth::_ecos_repository”: no such variable，
如果通過終端運作eCos程式，那麼在程式前設定環境變量，程式名後添加–io參數。
ECOS_REPOSITORY=~/ecos-hg/packages/ ./synth-hello --io 4.5. 運作效果
下圖是看門狗逾時後的I/O輔助程序主界面，可以看到diag_printf輸出的文字資訊顯示在程式主界面中，右上角顯示看門狗狀态， 圖中的狗叫圖形象地展示了逾時狀态。
圖 4. 運作效果
5. 參考資料
- 《eCos Synthetic實踐（二）——簡單外設》
- 《eCos Synthetic實踐（一）——Hello World!》
- 《XXXVIII. eCos Synthetic Target》：官方參考手冊。
- 《eCos的Linux Synthetic Target簡介》：官方參考手冊的部分翻譯。
- 《eCos需要Synthetic虛拟目标闆的理由》：誰需要Synthetic，什麼情況下需要Synthetic？
- 《虛拟實驗室eCos開發環境的配置 （Linux）》：使用基于QEMU的模拟器運作eCos。
- VirtualBox：虛拟機軟體。
- Xubuntu：易于使用又節省資源的Linux發行版。