VxWorks系统异常重启问题排查方法研究

在对可靠性有要求的任务中,嵌入式设备大多采用嵌入式实时系统,例如,VxWorks操作系统。VxWorks虽然在软件运行可靠性上表现出色,但还是避免不了系统异常重启的问题。结合信号系统运维过程中积累的大量案例,从应用层级追溯、任务异常追溯、中断异常追溯以及其他关注点等方面对排查方法进行总结,发现这些排查方法的运用对提高信号系统的运维水平有很大帮助。

针对VxWorks电力工控终端的模糊测试方法

VxWorks是电力工控终端广泛采用的实时嵌入式操作系统。电力工控系统中,嵌入式系统大多被裁剪、运行周期长,系统中可能长期存在未知漏洞。现有模糊测试方法未考虑嵌入式终端系统特点,对VxWorks系统适用性差。因此,文章提出针对VxWorks电力工控终端的模糊测试方法,选取WDB RPC接口及在其上运行的RPC协议作为测试对象,结合等价类划分技术和滑动窗口位翻转算法生成模糊测试用例,并基于边界值分析技术对用例进行验证。实验结果表明,所提方法能有效挖掘VxWorks系统内存崩溃漏洞。

基于VxWorks平台和Qt技术的偏心P显的实现

该课题依托某舰型武器控制操作台上的雷达PPI显示,基于VxWorks操作系统平台,通过采用Qt跨平台的C++图形用户界面库,针对特定的设计需求和功能要求,在VxWorks操作系统下,采用多图层叠加的设计方式,合理分配与管理界面元素资源,基于Qt的信号与槽的消息传递机制,高效地完成消息响应,交互操作。实验表明,该软件设计思想和实现方法稳定可靠,效果良好,具有很好的易扩展性和可定制性。

VxWorks系统的双机热备方法研究

为了能够有效保证嵌入式系统的稳定、可靠、有效和持续运行,提出了一种VxWorks系统下双机热备的方法和装置。该装置包括一块主机模块和多块智能模块,每个模块的主要硬件资源均采用双冗余配置。介绍了VxWorks操作系统中SMP(Symmetric Muti-Processing,对称多处理)架构和AMP(Asymmetric Muti-Processing,非对称多处理)架构,通过比较它们各自的特点,采用AMP架构实现在一块主机模块的每个核上运行单独的VxWorks操作系统,在每个单独的操作系统上运行完全相同的双机热备软件。由外部设备充当仲裁机构,一旦检测到某模块上的硬件资源发生故障,立即切换到该模块上正常的备份硬件资源进行工作,保证了嵌入式系统工作流程的正常运行。

VxWorks下多核编程研究

介绍了VxWorks支持对称多处理的特性,讨论了SMP(Symmetric Multi Processing,对称多处理)配置特有的特性,重点介绍了单处理器配置和SMP配置在编程实践时在“互斥/同步机制”上的差异,并列举了实现SMP性能优化的方法。

基于VxWorks的IP层数据包监听技术研究

近年来针对VxWorks操作系统的安全漏洞展开的非法网络攻击事件频现,数据包监听技术是网络攻击检测的重要手段之一,与此同时,数据包监听技术也是网络数据记录、存储以及网络通信调试的关键技术手段,但针对VxWorks操作系统的数据包监听技术研究较少,因此论文对VxWorks操作系统下的IP层数据包监听技术进行研究,并分别基于VxWorks网络协议栈的MUX(Multiplexer)接口、伯克利封包过滤器(Berkeley Packet Filter,BPF)、原始套接字(raw socket)三种技术的以太网IP数据包捕获技术,给出了三种技术工程实现的关键步骤和技术方法,分别实现了VxWorks下的IP数据包的监听和捕获,并在文中设计了试验进行给出方法的功能性能验证,试验结果表明,三种方法都能够实现VxWorks下网络数据监听功能,MUX方法的丢包率是最低的,而原始套接字的方式使用最为简便和通用。

基于VxWorks的PCIe多路传输系统驱动设计

针对QorIQ^(■)T2080处理器外设特征,结合工控设备高实时、高性能、灵活组态的需求,设计基于VxWorks的PCIe多路传输系统驱动程序;通过PLX公司的PEX8619交换机芯片拓展链路,并给出PCIe多路传输系统整体结构。在介绍VxWorks驱动体系的基础上,结合PCIe设备驱动程序开发实际需求,分析并介绍了PCIe地址映射、DMA传输、MSI中断处理等关键技术的解决方案及其驱动实现方法。经测试,该驱动程序可正确完成外设读写,实时性和处理效率满足工业控制装置中控制处理单元等设备要求;PCIe多路传输系统驱动程序设计合理,便于扩展到其他实时性高、组态灵活的嵌入式系统中,对工程应用具有积极指导作用。

基于VxWorks的卫星载荷管理软件设计与实现

卫星载荷管理软件是卫星平台载荷的核心软件,对各载荷单元进行精确控制和调度,确保各载荷单元数据正确传输,以及各任务在时间维度上的严格准确执行。随着卫星载荷的迅速发展,系统对载荷管理软件提出了更高的要求,在对卫星载荷管理软件的需求分析的基础上,提出了一种基于VxWorks实时操作系统的软件设计与实现方法,给出了基于分层理念的嵌入式软件架构设计,介绍了卫星管理软件的多任务设计和调度,在软件层面给出了可靠性的设计方法。实验表明,提出的卫星载荷管理软件设计可很好地满足系统对实时性和可靠性的要求,对卫星载荷管理软件设计具有参考价值。

基于VxWorks的PIM-SM协议的改进设计

简要介绍了互联网组管理协议(Internet Group Management Protocol,IGMP)和协议无关组播的稀疏模式(Protocol Independent Multicast-Dense Mode,PIM-SM)协议的基本原理。结合移动无线自组网的需求和VxWorks 6.9操作系统的特点,对IGMP协议和PIM-SM协议进行了适配和改进。首先,给出了IGMP协议的查询器选举和Query消息的接收者的改进方法;其次,扩展了PIM-SM协议在单接口和路由表项不写入内核等情况下的应用场景,设计了一套多任务处理方案,通过轮询实现了内核信令的触发(如“IGMPMSG_NOCACHE”类型的信令)和组播数据转发调度的功能;最后,通过搭建两对“主机-电台”的实测环境,实现了消息交互功能,验证了该方案的可行性。

基于Vxworks的CANopen从站在风机控制器中的实现

运用CAN现场总线的应用层CANopen协议栈,在PowerPC架构处理器上实现一种高效可靠的PDO传输从站系统。该系统通过在硬件平台上搭建的Vxworks操作系统来构建多线程的CAN任务管理,其中包括在Vxworks操作系统下创建CAN通讯的状态机管理线程、定时器线程、报文收发线程,以此方式实现CANopen从站应用。利用Vxworks系统高实时性和并发处理能力等特点,提高设计从站系统的安全性与可靠性。同时基于Codesys设计了PDO数据收发的接口组件,方便应用户程序的开发。

VxWorks系统下提高SATA硬盘传输速度的方法

VxWorks嵌入式系统中处理器的存储接口为IDE(Integrated Drive Electronics,电子集成驱动器)接口,在挂接SATA(Serial Advanced Technology Attachment,串行高级技术附件接口)硬盘时数据传输速度远低于正常SATA协议的传输能力。为了解决该问题,提出了一种在VxWorks系统下提高SATA硬盘传输速度的方法,能够在IDE驱动模式下,充分发挥SATA协议的传输能力。

基于PowerPC的VxWorks快速启动方案研究

相较于许多嵌入式操作系统,VxWorks操作系统有着更快的启动速度,但应用于武器系统,其启动速度依然有待提高。通过对VxWorks启动过程的研究,寻找影响启动速度的因素,最终提出了基于启动方式、Flash和内存的快速启动优化方案,实现了VxWorks在PowerPC上的快速启动。实验数据表明,使用该方案启动1580 kB的VxWorks内核仅需0.8 s,相比Vxworks正常启动时间近10 s,能够降低91%的启动时间。

一种VxWorks下多设备时间同步方法

为了确保多个设备间的时间同步性,保证系统实时性的要求,介绍了一种VxWorks操作系统下的多设备时间同步方法。基于网络时间协议(NTP)时间同步原理,将一个设备作为授时节点,其他设备作为接收节点。接收节点通过组播向授时节点进行NTP时间同步请求,获取两个设备的时间差,进行时间修正,达到时间同步的效果。同时通过实例直观地展示了这一方法,证明该方法的可行性,可保证多设备间的时间同步,满足系统实时性要求。

一种VxWorks系统下的嵌入式软件多模块开发方法

为了提高软件开发的速度,减少后期软件维护的工作量,介绍了一种VxWorks系统下的嵌入式软件多模块开发方法。基于symFindByName函数查找符号映射表的功能,将各子程序的功能函数通过配置文件进行提取并映射至主程序内多模块控制结构体的函数指针,在主程序中通过使用不同的函数指针实现调用不同子程序功能函数的运行模式。同时通过实例直观地展示了这一开发流程,并进行了应用的多模块运行演示,证明了该开发流程的可行性,通过并行开发有效地提高了开发速度,并减少了其松耦合性后期软件维护工作。

基于VxWorks系统的冗余网卡驱动实现

分析了VxWorks系统下网络驱动的原理,讲述了如何在网络协议层和设备驱动层构造驱动,实现网络的冗余设计,采用该方法设计的冗余网卡驱动,可有效地进行故障切换,切换时间短、效率高。

IEC 61850快速报文传输服务在VxWorks中的实现

采样值和通用面向对象的变电站事件(GOOSE)报文是IEC 61850标准中实时性要求最高的2种通信服务(以下简称为快速报文传输服务)。不同于VxWorks默认采用的传输控制协议(TCP)/互联网协议(IP)协议栈,快速报文传输服务要求直接由应用/表示层映射到数据链路层。针对这一问题,在分析快速报文传输服务的抽象通信服务接口(ACSI)和特定通信服务映射(SCSM)的基础上,在VxWorks中设计了实现快速报文传输服务的快速通信接口、应用任务与函数,继而提出了快速报文传输服务的实时处理方法,最后组建了测试环境对GOOSE报文的实现及其实时性进行了测试。

VxWorks和RTlinux的性能测试分析

比较并分析了两种操作系统VxWorks和RTlinux的可适用性及可控性;为了使二者之间的差异表现的更加充分,基于统一的硬件平台和相同的测量方法,在两种操作系统稳定运行期间,我们对能反应操作系统性能的四项指标:上下文切换,中断响应能力,同步运行能力和信息传递能力,进行了功能性测试;在优先级反转问题上,对二者的效率进行了检测。测试结果表明,无论VxWorks还是RTlinux都显示出了良好的适用性,但是VxWorks具有更好的可控性和可预知性,因此这使它成为更好发展前景和更严格软硬件的实时操作系统平台。

一种基于VxWorks的飞行仿真实时管理系统

结合北京航空航天大学自动控制系开发的某大型工程飞行模拟器系统,介绍了一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks和多处理机系统的仿真系统结构及其开发环境。首先介绍了VxWorks的特点。然后介绍了飞行仿真系统的总体结构及管理系统的主要功能。最后讨论了实时管理系统实现中的关键问题,包括多任务管理在不同开发环境下的实现以及分布式仿真系统的实时数据通讯等。

VxWorks下基于多任务的网络通讯

文章讨论了在嵌入式实时操作系统VxWorks下实现网络通讯的方法。开始讨论了VxWorks下的多任务编程接口,接着介绍了使用客户-服务器模式进行Socket通讯的方法,最后给出了基于多任务的网络通讯程序服务器端的具体实现方法。

基于ARM和VxWorks的新型发电机微机励磁调节装置

针对现有基于16位处理器和前后台软件设计的发电机微机励磁调节装置的不足,提出基于32位AT91RM9200处理器和嵌入式实时操作系统VxWorks的新型设计方案。详细阐述了各个硬件模块的设计构成,用复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)解决了传统移相脉冲触发问题,提高触发脉冲可靠性,保证发电机不失磁;用高速以太网可以使励磁调节装置便捷地实现网络化控制。详细描述了基于VxWorks的微机励磁软件开发方法。最后,讨论了装置的抗干扰设计。