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
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:21cnbao@21cn.com
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"
msgQSend(sendToWin, &interDataPkt, sizeof(InterDataPkt),
WAIT_FOREVER, MSG_PRI_NORMAL);
}
}
}
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：21cnbao@21cn.com）。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http://blog.donews.com/21cnbao。
附：本系列文章相关参考资料
[1]《VxWorks操作系统指南》，下载地址：
http://amine.nease.net/docs/vxworks_cg.doc
[2]美Embry-Riddle Aeronautical大学（网址：http://www.erau.edu/）Real-Time Laboratory实验课程资料，下载地址：
http://www.rt.db.erau.edu/experiments/vx/toc/TableOfContents.html
[3]《Tornado Online Manuals》，获取途径：Tornado在线帮助
[4]《VxWork介绍及编程》，下载地址：http://drew.nease.net/mypage/VxWorks.htm
[5]《edw嵌入式论坛精华版200406》，下载地址：
http://amine.nease.net/docs/edwbbs200406.rar
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