在嵌入式系统开发中，VxWorks内核映像的创建是部署实时操作系统的关键步骤。VxWorks内核映像包含了操作系统内核、文件系统、驱动程序以及应用程序等模块，它通过合适的工具和配置文件生成，并在目标硬件上运行。下面将详细介绍如何创建VxWorks内核映像。
一、创建 VxWorks 内核映像的基本步骤
1.1、安装 VxWorks 开发环境
首先，确保已经安装了VxWorks开发环境。VxWorks的开发环境通常是基于 Wind River 的 Tornado 或 Workbench，后者是最新的集成开发环境（IDE），包含了所有开发、编译、调试和烧录工具。
- Tornado 是 VxWorks 5.x系列的开发工具，已逐渐被 Workbench 取代。
- Workbench 是VxWorks 6.x及以后版本的开发工具，包含更多现代化的特性和支持。
1.2、设置目标平台
在创建内核映像之前，需要指定目标硬件平台。这可以通过两种方式完成：
- 硬件配置文件：在VxWorks中使用目标平台的硬件配置文件，该文件定义了硬件平台的相关信息（如CPU架构、内存配置、I/O接口等）。
- 平台构建系统：VxWorks 采用 BSP（Board Support Package）来支持特定平台的硬件，开发者可以根据目标硬件选择或编写相应的BSP。
1.3、选择和配置内核模块
VxWorks是一个高度模块化的操作系统，支持多种组件和功能。根据应用需求，开发者可以选择需要的内核模块，配置文件以及其他库。
常见的内核模块包括：
- 内核调度器（Kernel Scheduler）：管理任务的调度。
- 文件系统：如VxFS、TFFS等。
- 网络协议栈：支持TCP/IP协议栈和其他网络协议。
- 设备驱动：如串口、以太网等硬件驱动。
- 实时内存管理：为实时任务分配内存资源。
在开发环境中，你可以通过修改配置文件来选择所需的模块。
1.4、编写和修改目标应用
VxWorks内核映像并不仅仅是操作系统本身，它还包括目标应用程序和驱动程序。因此，开发者需要将应用程序代码编写好，并整合到内核映像中。应用程序可以使用标准的VxWorks API进行开发。
- 嵌入式应用开发：使用VxWorks的RTOS API进行任务调度、信号量同步、消息队列等功能。
- 设备驱动程序：为目标硬件编写或使用现有的设备驱动程序。
1.5、配置和编译内核映像
一旦选择了所需的模块和应用程序代码，接下来是配置内核和编译过程。
- 在 Workbench 或 Tornado 中创建一个新的项目，指定目标硬件平台以及需要的BSP。
- 在项目配置中选择所需的模块和功能组件，并修改默认的配置文件（如config.h，sysLib.c等）。
- 配置好目标应用程序、库和外设驱动。
- 运行编译命令，编译内核映像。此时，开发环境会将所有选择的组件整合为一个完整的可执行内核映像文件。
bash
复制编辑
make vxWorks
编译过程会生成一个二进制的内核映像文件，通常是vxWorks（也可以指定其他名称）。
1.6、下载和烧录内核映像到目标硬件
内核映像编译完成后，下一步是将其下载到目标硬件上进行测试和部署。这通常通过JTAG、串口、以太网或者直接的硬盘引导方式来完成。
- 通过网络下载：如果目标设备支持网络引导，可以通过TFTP等协议将内核映像下载到目标设备。
- 通过串口或JTAG：也可以通过串口连接或者JTAG调试接口直接将映像加载到目标设备的内存中。
使用 download 命令将内核映像加载到目标设备的内存，并运行：
bash
复制编辑
-> download vxWorks
然后，运行内核：
bash
复制编辑
-> go
1.7、调试和测试
部署到目标硬件后，可以通过VxWorks的调试工具进行调试。Wind River 提供了 Windview（用于任务监控和性能分析）和 Tornado/Workbench的调试器，可以用于实时调试和分析系统。
二、内核映像定制与优化
VxWorks内核映像是可以高度定制的，开发者可以根据系统的实际需求选择和移除不必要的功能。以下是常见的定制和优化方法：
2.1、移除不必要的模块
VxWorks的内核是高度模块化的，开发者可以移除那些不必要的模块和驱动，减小内核映像的大小。例如，如果不需要文件系统或网络功能，可以从配置中将这些模块去除，从而减少内存占用。
2.2、优化内存管理
VxWorks提供了多种内存管理模式，例如堆内存管理、块内存管理等。对于资源受限的设备，可以选择合适的内存管理模式，减少内存碎片。
2.3、调试工具的选择
在开发过程中，调试工具的选择也非常重要。VxWorks支持通过 Kernel Debugger 进行任务的监控和内存分析。此外，Windview 是一个性能分析工具，用于查看任务的执行时间和系统性能。
2.4、减少系统开销
通过合理设置任务的优先级、栈大小以及任务的周期性执行，可以避免不必要的系统开销。优化任务调度和减少上下文切换是提高系统效率的关键。
三、总结
创建VxWorks内核映像的过程从安装开发环境到定制应用程序，再到编译、部署与调试，是一个系统化且紧密联系的过程。通过合理配置内核模块、选择合适的BSP、定制应用以及优化内存和任务调度，开发者可以创建高效、轻量且适合目标硬件的VxWorks内核映像。
在实际应用中，随着需求的不同，VxWorks的定制化能力可以帮助开发者最大限度地利用硬件资源，保证系统的实时性和稳定性。
