在虚拟机上运行vxWorks

Vxworks是一个嵌入式系统，主要运行在arm、ppc、mips等嵌入式处理器上，它同样可以运行在X86处理器上。风河公司开发的tornado开发环境就

包括了pentium版本，并且发布了相应的bsp。因此我们可在vmware虚拟机上运行vxworks，利用虚拟机的功能，我们不需要额外的计算机硬件就可

以开始我们的实验。

 

系统引导

计算机系统上电后，首先需要执行引导程序，然后加载操作系统。嵌入式系统中一般是将引导程序（称之为bootrom）固化在ROM芯片（也称为

bootrom，指的是物理硬件）中。系统上电后执行ROM中的引导程序，将操作系统由flash（或硬盘）加载到内存。对于PC而言，系统上电后运行BIOS

程序，之后将软盘或则硬盘上的引导扇区载入内存执行引导过程，引导程序再将操作系统加载到内存中启动。vmware的虚拟硬盘开始时没有安装

引导程序，因此无法从硬盘引导。因此我们需要制作一个引导软盘来引导系统加载vxworks。我们的第一个实验就是编译引导程序镜像，制作引导

盘。

 

制作引导盘

首先要在你的PC上Tornado 2.2 for pcPentium开发环境。另外需要安装pcPentium的BSP包，这个软件包可以到风河公司的网站免费下载。

制作引导盘当然还需要一张软盘，但是目前的PC基本都不使用软盘软驱了（如果你的古董机还有软驱的话，那么恭喜你，你只需要一张软盘就搞定了）。

好在vmware可以直接使用软盘镜像并且可以直接创建软盘镜像，因此我们在vmware中安装一个虚拟的windowsxp系统，以便在虚拟的windowsXP系统中

将软盘镜像格式化，并制作启动软盘。当然也可以使用虚拟软驱RamDiskNT在主机上使用软盘镜像。

Ok，准备工作做好了，我们开始编译bootrom。你可以通过tornado集成开发环境的菜单命令build boot rom。

 

  弹出build boot rom对话框，我们选择pcpentium BSP、编译bootrom、工具使用gnu

 

 

 

编译完成后可以在$WIND_BASE/target/config/pcPentium目录下找到编译出来的bootrom文件。

我们也可以使用命令行方式编译bootrom，进入cmd命令行界面，进入

$WIND_BASE/target/config/pcPentium目录，目录中有一个Makefile文件，我们就是使用这个makefile文件来编译bootrom。实际集成开发环境也是使用它

来编译的。编译之前我们需要设置一下所需的环境变量：

set WIND_BASE=D:/Tornado2.2

set WIND_HOST_TYPE=x86-win32

实际上tornado已经提供了一个批处理文件用于设置相关的环境变量，这个文件就是

$WIND_BASE/host/x86-win32/bin/torVars.bat，我们也可以直接运行这个批处理

../../../host/x86-win32/bin/torVars.bat

然后执行命令

make bootrom

就可以在$WIND_BASE/target/config/pcPentium目录下生成bootrom文件

把上面的命令写成一个批处理makeBootRom.bat，方便使用，内容如下：

D:/tornado2.2/host/x86-win32/bin/torVars.bat

cd %WIND_BASE%/target/ config/pcPentium

make bootrom

 

好了，编译成功。下一步使用如下命令创建引导盘：

mkboot a: bootrom

mkboot.exe是tornado提供的制作启动盘的工具，a盘是软盘的盘符，bootrom就是我们的引导镜像文件。

 

将制作好的引导盘载入虚拟机中：

 

 

 

 

 

 

 

虚拟机上电后自动从软盘启动，出现如下界面。

 

 

是的，你没看错，系统确实已经成功启动，只不过vxworks系统默认是不接受任何输入输出的。因此我们看不到它运行的任何东西，也无法操作它。

这样一个界面让人很无语，这跟一个人变成了瞎子瘸子没什么分别。下一步，我们将console组件加入到bootrom中。

打开$WIND_BASE/target/config/pcPentium/config.h文件，找到

#undef INCLUDE_PC_CONSOLE                /* PC keyboard and VGA console */

将它改为：

#define INCLUDE_PC_CONSOLE                /* PC keyboard and VGA console */

那么结合上下文：

#ifdef INCLUDE_PC_CONSOLE

#   define PC_CONSOLE           (0)      /* console number */

#   define N_VIRTUAL_CONSOLES   (2)      /* shell / application */

#endif /* INCLUDE_PC_CONSOLE */

很明了，定义这个宏之后console就打开了。重新编译bootrom并制作启动软盘。在虚拟机中运行，会看到如下界面：

 

 

输入p命令，查看系统的启动参数，其意义如下：

boot device:fd=0,0 ——启动设备为软驱，0,0表示第一个软驱，3.5寸盘

unit number:0 ——设备单元号，一般为0

processor:0 ——处理器编号，一般为0

host name:host ——主机名，访问主机时用到，比如从主机复制文件:cp “host:src”, “./dest”

file name:/fd0/vxWorks.st ——vxworks镜像文件（包括了完整的路径）

inet on Ethernet (e):90.0.0.50 ——本地网卡ip地址

host inet(h):90.0.0.3 ——主机ip地址

user (u):target ——用户名，用来访问ftp服务器，一般都是主机

flags (f):0 ——标识，十六进制数，它的意义下面再讲

 

 

 

 

BOOT_LINE

 

 

bootrom支持从本地磁盘上加载vxworks系统镜像文件，也支持从网络加载vxworks系统镜像文件。在系统开发阶段需要频繁的编译

和加载系统镜像，通常我们使用网络加载的方式，这样在主机上修改完代码，编译之后就可以通过网络加载到目标机上运行。而

在系统开发后期，或者系统发布正式运行时，则设置为从本地磁盘加载，此时我们可以将系统镜像文件发在本地磁盘上，开机即

可自动加载运行。从上面的参数可以看出，系统默认从软驱加载。可以通过c命令修改这些参数，具体的修改步骤就不说了。也可

以通过配置文件中的默认bootline来修改这些默认的参数。

打开$WIND_BASE/target/config/pcPentium/config.h文件，找到cpu==pcPentium选项下：

#define DEFAULT_BOOT_LINE /

         "fd=0,0(0,0)host:/fd0/vxWorks.st h=90.0.0.3 e=90.0.0.50 u=target"

这就是默认的bootline，bootline的格式如下：

bootDev(unitNum,procNum) hostname:bootFile e=ead b=bad h=had g=gad u=username pw=password f=flags tn=targetName s=startupScript o=other

具体含义：

bootDev / 设备名，软盘：fd; 硬盘：ATA；网络要根据网卡的类型来做：NE2000及其兼容网卡为ENE，3COM以太网卡为ELT，Intel网

卡为EEX，Intel82559网卡为fei ，3C905B PCI网卡为elPci。

unitNum / 设备单元号，一般指为0

procnum / cpu的处理器号，一般为0

flags / 标识，十六进制数，意义如下：

0x01: 关闭对处理器0的系统控制

0x02: 将局部symbols和全局symbols装入目标机symbols表

0x04: 禁止自动启动（即由用户输入boot line）

0x08: 快速boot(不计数等待用户输入)

0x40: 使用BOOTP or DHCP client

0x80: 使用TFTP获取image,否则使用RSH或FTP，用FTP时pw不为空

0x100: 使目标机登记为一个代理ARP client

ead / 目标机ip地址，此值如为空，网络接口不被帮定

bad / 背板接口

had / 主机ip地址

gad / 网关地址，如果主机和目标机不在一个局网里，需要

bootFile: / 存放vxworks image的路径

usr: / 使用FTP或RSH时的用户名

passwd: / ftp password

other: / 从网络启动时此值可为空，当从软盘或硬盘启动时，如果此值为你的网络设备，boot会为你绑定网络设备

hostname: / 主机名,任意

targetName：／目标机名

startupScript: / 脚本名，在boot以后的target shell里执行

 

因为我们要做很多实验，还是把它配置成网络加载方便一点。修改为：

#define DEFAULT_BOOT_LINE /

         "lnPci (0,0)host:d://ftp//vxWorks h=192.168.1.1 e=192.168.1.2 u=target"

这里详细讲解一下设备名称，对于不同的设备，其命名格式不同，对于块设备的命名规则我们可以在bootconfig.c

文件的bootLoad函数中找到对应的格式化字符串，比如软驱的格式是fd=x,x，可以找到如下语句：

             sscanf (params.bootDev, "%*2s%*c%d%*c%d", &drive, &type);

其中"%*2s%*c%d%*c%d"就是对应的格式，星号表示此数据忽略。再例如ATA硬盘其格式字符创为"%*3s%*c%d%*c%d"；

对于网卡，则需要使用驱动程序中定义的名称，vxworks一般使用END驱动（Enhanced Network Driver），在驱动程序

提供的xxxEndLoad函数会返回一个设备名。比如AMD的PCNET-PCI网卡，驱动程序文件为ln97xEnd.c，其中ln97xEndLoad

函数中会返回LN_97X_DEV_NAME

    if (initString [0] == NULL)

        {

        bcopy ((char *)LN_97X_DEV_NAME, initString, LN_97X_DEV_NAME_LEN);

         DRV_LOG (DRV_DEBUG_LOAD, "Returning string.../n", 1, 2, 3, 4, 5, 6);

        return ((END_OBJ *)OK);

        }

LN_97X_DEV_NAME的定义在头文件ln97xEnd.h中：

#define LN_97X_DEV_NAME          "lnPci"      /* name of the device */

  

修改网卡驱动程序

 

Vmware自带的虚拟网卡是AMD的PCnet-PCI， vxworks自带的驱动程序（头文件为target/h/drv/end/ln97xEnd.h）据测试在vmware中无法工作。

大家可以试一下，在config.h文件中定义INCLUDE_LN_97X_END编译宏，执行make bootrom命令生成一个bootrom进行测试，你将得到下面的

错误提示：

 

因此需要从AMD官方网站下载最新驱动。解压后得到一个tar目录，将这个目录覆盖$WIND_BASE/tar目录，然后运行

$(WIND_BASE)/host/x86-win32/bin/ torVars.bat

进入$(WIND_BASE)/target/src/drv/end目录，运行：

make CPU=PENTIUM tool=gnu ln97xend.o

重新定位到$(WIND_BASE)/target/lib/pentium/PENTIUM/common目录，并将上一步生成的文件ln97xend.o复制到此目录下。

备份此目录下的文件libdrv.a；运行命令

arpentium -d libdrv.a ln97xEnd.o，删除libdrv.a中原有的ln97xEnd模块，然后再运行命令：

arpentium -ra iOlicomEnd.o libdrv.a ln97xEnd.o

将我们刚刚创建的新模块添加进去。这里的-r选项是表示替换，-a选项表示文件放在指定文件(iOlicomEnd.o)之后。

 

然后我们需要修改配置文件，使bootrom中包含我们的网卡驱动程序，确保

#define INCLUDE_END /* Enhanced Network Driver Support */

#define INCLUDE_LN_97X_END /* (END) AMD 79C97x PCI interface */

而其它的网卡驱动宏都是#undef的。

 

修改sysLn97xEnd.c

打开C:/tornado2.2/target/config/pcPentium目录下的sysLn97xEnd.c文件，先定位到 “memory-mapped IO

base”这段文字，然后将其前面的参数由pciRsrc[endUnit].bar[1]修改为NONE，保存即可，

pciRsrc[endUnit].bar[1],     /* memory-mapped IO base */

NONE, /* memory-mapped IO base */

编译bootrom并制作引导盘启动虚拟机，可以看到错误没了，如下图：

 

 

编译vxWorks

 

为了测试一下网卡驱动功能正常，我们可以编译一个vxworks镜像文件，然后通过ftp加载到虚拟机中运行。

编译vxworks文件很简单，只需要在target/config/pcPentium目录下执行命令

make vxWorks

将生成一个vxWorks文件，把这个文件放到ftp目录下。并且打开ftp服务器（这里使用tornado自带的wftpd32.exe），

添加一个新用户user=target, password=target。使用引导盘启动虚拟机。引导程序将自动加载这个镜像并运行：

可以看到，Attaching network interface lo0… done。并且vxworks已经正常运行。

 

加入SHELL组件

  

上面看到的这个界面与我们平时在实验室看到的不一样：没有大大的vxworks的logo。原因是vxworks默认不包含shell组件，需要修改config.h文件：

#define INCLUDE_SHELL

重新执行makevxwoks命令，生成文件加载到虚拟机中，就会出现如下界面，不过此时的shell还不能识别命令，因为制作的镜像中没有符号表，

因此无法解析命令。这样的shell简直就是废材。

 

 

 使用符号表文件

 

要shell识别命令，需要提供符号表文件。上面的makefile vxWorks命令在生成vxWorks文件的同时还生成了一个符号表文件vxWorks.sym，这个文件

可用于主机上的WDB进行调试。首先要配置目标机，在tornado中选择tools/target serves/config菜单命令：

 

弹出如下对话框，可以新建一个目标机配置，在Core File and Symbols选项中指定vxWorks.sym文件,另外需要指定后台（目标机为后台，主机为前台）通信方式为wdbrpc并设置IP地址： 

 

                     

 

 

 

设置完成，单击OK。或者直接单击Launch启动，此时在windows的任务栏会出现target-server的小图标，双击它可以查看详细信息：

 

 

 

 

 

 

连接成功后，在主界面上的下拉列表中选择配置的target-server，并单击->i图标启动shell，这时候就可以执行输入的命令了。如下图:

 

 

 

 

虽然使用tornado集成环境进行调试有直观的优势，并且支持源码级调试，一切看起来都很美。但是，目标机与主机之间的通信通常比较耗时，有时候由于

种种原因还可能出现目标机连接不上的问题。在实际使用时，用得比较多的还是直接在目标机的控制台中输入命令进行调试。这要求把符号表和代码一起

下载到目标机上，这里又有两种方式：一种是符号表文件放在主机上，系统启动时从主机同步符号表；另一种是直接将符号表编译到vxWorks镜像文件中。

 

 

从主机同步符号表

 

这种方式需要修改配置文件，在config.h中添加

#define INCLUDE_SYM_TBL_SYNC

当然最好还是加上那些show函数，否则只能打断点却不能查看任务状态等重要信息，就像瞎子走路，只能迈动两腿，却不知身在何方，是很郁闷的。添加如下选项：

#define INCLUDE_SHOW_ROUTINES

编译之后，将vxWorks文件和vxWorks.sym文件都放到ftp目录下。启动虚拟机，我们看到它自动将符号表同步了。然后我们就可以直接在控制台输入命令进行操作。

 

 

 

 

编译vxWorks.st

 

 

最为直接的一种方式就是将符号表编译到vxWork文件中，这样不需要连接主机就可以在控制台上进行操作了。编译方式也很简单：

make vxWorks.st

这样就搞定了。虽然直接将符号表嵌入到vxWorks文件中，镜像文件的体积会增大，但是现在的硬件这么便宜。有的嵌入式系统甚至配置了2G内存。

因此这个问题越来越容易解决了。