Giriş
Havacılık dünyasında en çok kullanılan iki işletim sistemi var. İlki Green Hills Integrity, diğeri ise Wind River VxWorks. Benim gördüğü kadarıyla Türkiye'de Integrity daha fazla pazar payına sahip ve tercih ediliyor. VxWorks ise bir çok firma için bir muamma. Bu yüzden WxWorks'ü tanıtıcı bir yazı hazırladım. İleride Integrity için de bir yazı hazırlamayı planlıyorum.
WindRiver ve Destek
Eğer WindRiver firmasının verdiği destek iyi seviyede. Firmanın verdiği License Number , License Administrator Token, License Authorization Code bilgilerini saklamak gerekir.
IMA Nedir?
Aviyonik Mimariler yazısına taşıdım.
Havacılık Uygulamalarında Wind River Ne Sunuyordu?
VxWorks 653'ten önce havacılık uygulamaları için VxWorks Cert vardı. Bu işletim sistemi VxWorks 6.x tabanlı ve DO-178B Seviye A sertifikasyona sahip multitasking kabiliyetli bir işletim sistemi. Aşağıda broşürünü görebilirsiniz.
VxWorks 653 Nedir ?
VxWorks 653 havacılık ve savunma sanayi için özel olarak tasarlanmış bir işletim sistemi. Ares I sisteminde "Flight and command computer" olarak ta kullanıldığı yazıyor. Sanıyorum uzay sistemlerinde de kendine yer bulan/bulmaya başlayan bir işletim sistemi. VxWorks 653 de kendi içinde sürümlere sahip. VxWorks 653 2.1 veya VxWorks 653 3.2 gibi sürümlere denk gelebilirsiniz.
En önemli özelliği Integrated Moduler Avionics (IMA) yapısını desteklemesi. Şekilde bu durum görülebilir.
IMA'yı destelemek için VxWorks 653 işletim sistemi iki farklı parçaya bölünmüş. İlk parça "Module OS", diğeri ise "Partition OS". Tüm gömülü sistemlerde olduğu gibi her iki parça da projeyle beraber derlenip boot edilebilir bir halde karta yükleniyorlar.
Module OS
Module OS, Board Support Package (BSP) aracılığıyla donanım ile konuşuyor ve "Partition OS"'lerin zamanlamasından (scheduling) sorumlu. Burada dikkat edilmesi gereken nokta VxWorks dokümanları bazen Module OS yerine Core OS kelimesini de kullanıyor. Module OS ARINC 653 terminolojisinden geliyor. Core OS ise VxWorks 653 terminolojisi. Her iki kelime de aslında eş anlamlı. Core OS bölümlemeler arası mesajlaşmadan sorumlu.
CoreOS başlarken terminale
Module OS ve Scheduler
Aşağıdaki cümle önemli. Module OS ve Partition OS arasındaki temel farkı özetliyor.
Partition OS
"Partition OS" ise bölümlenmeden sorumlu ve uygulamayı koşturuyor.Bölümleme içinde koşan uygulamalar işletim sistemine erişmek için standartlar ile belirlenmiş arayüzler kullanıyorlar. "Partition OS" bu standartları sağlamaktan sorumlu. Bu standartlar ARINC 653 API, POSIX API veya VxWorks Native API'den biri olabilir.
Partition OS threadlerine vThreads deniliyor. vThreads user-level thread'ler. Partition OS aslında VxWorks 5.x veya VxWorksCert mikrokernel'ine benziyor. vThreads başka bir bölümlemeye ait kernel nesnelerine erişemez. Sadece kendi bölümlemesinin kernel nesnelerine erişebilir.
Partition OS donanımdan hiçbir şekilde kesme (interrupt) almaz. Core OS pseudo interrupt gönderir.
Eğer kendi Partition OS'umuzu geliştirmek istersek VxWorks COIL (Core OS Interface Library) isimli bir altyapı sağlıyor.
Partition OS'a bileşenler eklemek için PartitionOS.xml dosyasına bileşenin xml'ini eklemek lazım.
Partition OS ve Scheduler
Aşağıdaki cümledeki bilgi önemli.
Uygulama Partition OS header dosyalarını kullanıyor ve Partition OS ile linkleniyor. Uygulama projesi BSP ve donanımdan iyice yalıtıldığı için, donanımla alakalı herhangi bir ayar yapmak gerekmiyor. Sadece hangi CPU mimarisine göre derleneceği seçilebilir. Böylece uygulama projesi, farklı bir kart için derlenmek istenirse, rahatlıkla gerçekleştirilebilir.
VxWorks 653 Cert Nedir
VxWorks653 ile çalışırken oluşturulan proje Cert ise , burada yazdığına göre DO 178B Level A için gerekli isterleri karşılıyor.
VxWorks 653 ile bir çok ayar XML vasıtasıyla yapılıyor. Daha sonra XML derleyicisi, XML dosyalarını binary veri haline getiriyor. Buradaki sunumda işleyiş görülebilir.
Bazı vThreads Bileşenleri
Konuyu VxWorks653 ve Partition OS Bileşenleri başlıklı yazıya taşıdım.
Core OS Bileşenleri
Core OS bileşenleri bir sihirbaz aracılığıyla eklenip çıkarılabilir.
Target resident shell
Linux'takine benzer bir kabuk çalıştırabilme imkanı sağlar.
Konu uzun ve karışık olduğu için VxWorks 653 Health Monitor başlıklı yazıya taşıdım.
WorkBenchWorkbench kurulum dizininden itibaren workbenc-xy\wrwb\platform\x86-win32\eclipse\wrwb-x86-win32.exe
VxWorks 653 Integration Project
Yukarıda anlatılan VxWorks 653 projesini oluşturmak için "Integration Project" sihirbazını kullanıyoruz. Örnek:
Şekilde Module OS ve Partition OS projelerini ayrı ayrı görmek mümkün. Ayrıca yaratılan partitionlar da görülebilir. Config record içinde bazı ayarların yapıldığı XML dosyaları var ancak bu dosyalar Module OS için mi yoksa Partition OS içinmi kullanılıyor bilmiyorum.
Workbench ve Debug
Remote System Sekmesi
Workbench'te "Remote System" sekmesi target'a bağlantı kurmak için kullanılır. Açıklaması şöyle: "A connection to a target must be defined and established before tools can communicate with a target system. You establish this connection in the Remote Systems View." Bu sekmedeki bağlantıya sağ tıklayarak File alanına imajın yüklendiği boot.txt dosyasını göstermek lazım.
Bağlanıldığı zaman aşağıdaki yol takip edilerek örneğin Partition1'e target'a attach edilir.
Board Name -> Wind Reiver Target Debugger -> VxWorks 653 -> protection domains -> Partition 1 -> protection domain tasks
Bu menüye sağ tıklanır ve Debug -> Attach to all Protection domain taks veya Attach to all Protection domain taks and Threads (Task Mode) menüsü seçilir. İkisi arasındaki farktan çok emin değilim ancak ikincisini seçersek işletim sisteminin kendi yarattığı taskları da gösteriyor.
Debug Sekmesi
Breakpoint koymak için kaynak dosyaların path'inin belirtilmesi gerekir. Bu sekmede sağ tıklayıp "Edit Source Lookup" menüsü ile kaynak dosyaların dizini belirtilir.
Terminate and Relaunch ile tekrar başlatılan target'a eski breakpointler yerleştirilir. Breakpoint koyarken eğer kaynak kod ile yüklenen binary (image) arasında uyumsuzluk varsa Workbench uyarı verir.
WDB
Wind Debug Agent target üzerinde debug yapılabilmesine imkan tanıyan bir Remote Debugger. UDP veya TCP 17185 numaralı portu kullanır. Aşağıda bir açıklama mevcut.
WDB'nin VxWorks'e erişebilmesi için, işletim sisteminin arayüzler (remote debugging interface routines) sağlaması gerekiyor.
Target açılırken VxWorks ASCII Art logosunun altın
CPU : ...
Memory Size : ...
WDB : Ready
yazar
Makefile
Konuyu Makefile Kullanma başlıklı yazıya taşıdım.
Not:
Konuyla ilgili olarak GNU Binary Araçları başlıklı yazıya bakabilirsiniz.
linkerscript
linkerscript'in tanımı burada. Konuyu sonra yazacağım.
Config Record XML'i
BlackBox
Bu xml içinde ELF formatında kullanılacak alanların büyüklüklerini ayarlıyoruz. Konuyla ilgili olarak VxWorks 653 ve Blackbox başlıklı yazıya göz atabilirsiniz.
Portlar
Konuyu VxWorks 653 ve Portlar başlıklı yazıya taşıdım.
Config Record XML'i İle Bölümlenme Zamanı
Bölümlenmelere ayrılan zamanı tanımlamak için kullanılan XML tag'leri ARINC 653 standardına uyumlu değil. Ancak bence anlaması daha kolay. Örnek'te iki farklı scheduler tanımlı. Sistem başka bir state'e geçerse (örneğin maintenance state'ı gibi 1 numaralı schedule etkinleştirilerek diğer bölümlemeler durdurulur) Default olarak 0 numaralı schedule başlar.
ARINC 653 standardı ile kullanılan XML formatı ise aşağıda. Hiç benşmediklerini göstermek için ekledim. Örnek:
Main Metodu
VxWorks'te ile alışageldiğimiz main metodu yok. Programınız void usrAppInit (void) metodu ile başlıyor. Uygulamaya argv,arc parametreleri geçilmiyor. Örnek:
Eğer Linux'ta da çalışmak istersek aşağıdaki gibi yapabiliriz.
Linux projesindeki main dosyasında ise aşağıdaki gibi yapılır. ProcessEntry metodunda niçin sonsuz döngü olduğu burada açıklanıyor.
void ProcessEntry (){
while (true){ //Loop forever
}
}
void myMainEntryPoint(){
CREATE_PROCESS (...); //Create ARINC processHavacılık dünyasında en çok kullanılan iki işletim sistemi var. İlki Green Hills Integrity, diğeri ise Wind River VxWorks. Benim gördüğü kadarıyla Türkiye'de Integrity daha fazla pazar payına sahip ve tercih ediliyor. VxWorks ise bir çok firma için bir muamma. Bu yüzden WxWorks'ü tanıtıcı bir yazı hazırladım. İleride Integrity için de bir yazı hazırlamayı planlıyorum.
WindRiver ve Destek
Eğer WindRiver firmasının verdiği destek iyi seviyede. Firmanın verdiği License Number , License Administrator Token, License Authorization Code bilgilerini saklamak gerekir.
IMA Nedir?
Aviyonik Mimariler yazısına taşıdım.
Havacılık Uygulamalarında Wind River Ne Sunuyordu?
VxWorks 653'ten önce havacılık uygulamaları için VxWorks Cert vardı. Bu işletim sistemi VxWorks 6.x tabanlı ve DO-178B Seviye A sertifikasyona sahip multitasking kabiliyetli bir işletim sistemi. Aşağıda broşürünü görebilirsiniz.
VxWorks 653 Nedir ?
VxWorks 653 havacılık ve savunma sanayi için özel olarak tasarlanmış bir işletim sistemi. Ares I sisteminde "Flight and command computer" olarak ta kullanıldığı yazıyor. Sanıyorum uzay sistemlerinde de kendine yer bulan/bulmaya başlayan bir işletim sistemi. VxWorks 653 de kendi içinde sürümlere sahip. VxWorks 653 2.1 veya VxWorks 653 3.2 gibi sürümlere denk gelebilirsiniz.
En önemli özelliği Integrated Moduler Avionics (IMA) yapısını desteklemesi. Şekilde bu durum görülebilir.
IMA'yı destelemek için VxWorks 653 işletim sistemi iki farklı parçaya bölünmüş. İlk parça "Module OS", diğeri ise "Partition OS". Tüm gömülü sistemlerde olduğu gibi her iki parça da projeyle beraber derlenip boot edilebilir bir halde karta yükleniyorlar.
Module OS
Module OS, Board Support Package (BSP) aracılığıyla donanım ile konuşuyor ve "Partition OS"'lerin zamanlamasından (scheduling) sorumlu. Burada dikkat edilmesi gereken nokta VxWorks dokümanları bazen Module OS yerine Core OS kelimesini de kullanıyor. Module OS ARINC 653 terminolojisinden geliyor. Core OS ise VxWorks 653 terminolojisi. Her iki kelime de aslında eş anlamlı. Core OS bölümlemeler arası mesajlaşmadan sorumlu.
CoreOS başlarken terminale
[coreOS] -> Loading symbol table for PartitionOS from PartitionOS.sym... doneyazar. Daha sonra her partition için
Loading symbol table for PartitionX from PartitionX.sym... doneyazar.
Module OS ve Scheduler
Aşağıdaki cümle önemli. Module OS ve Partition OS arasındaki temel farkı özetliyor.
By default the Core OS schedules partitions by time-preemptive scheduling (TPS) and in partition order.Yani her bölümlenme kendisine verilen zaman kadar çalışıyor. Aralarında öncelik farkı yok. Tek istisnai durum ise yine aşağıda açıklanmış.
If a partition is enabled for priority-preemptive scheduling, the Core OS considers the partition for scheduling during the idle time within the TPS schedule.Yani eğer idle zaman varsa, Core OS bu boşluğu bir bölümlenmeyi fazladan çalıştırmak için kullanabilir.
Partition OS
"Partition OS" ise bölümlenmeden sorumlu ve uygulamayı koşturuyor.Bölümleme içinde koşan uygulamalar işletim sistemine erişmek için standartlar ile belirlenmiş arayüzler kullanıyorlar. "Partition OS" bu standartları sağlamaktan sorumlu. Bu standartlar ARINC 653 API, POSIX API veya VxWorks Native API'den biri olabilir.
Partition OS threadlerine vThreads deniliyor. vThreads user-level thread'ler. Partition OS aslında VxWorks 5.x veya VxWorksCert mikrokernel'ine benziyor. vThreads başka bir bölümlemeye ait kernel nesnelerine erişemez. Sadece kendi bölümlemesinin kernel nesnelerine erişebilir.
Partition OS donanımdan hiçbir şekilde kesme (interrupt) almaz. Core OS pseudo interrupt gönderir.
Eğer kendi Partition OS'umuzu geliştirmek istersek VxWorks COIL (Core OS Interface Library) isimli bir altyapı sağlıyor.
Partition OS'a bileşenler eklemek için PartitionOS.xml dosyasına bileşenin xml'ini eklemek lazım.
Partition OS ve Scheduler
Aşağıdaki cümledeki bilgi önemli.
The vThreads scheduler is a priority preemptive scheduler (PPS) that allocates CPU to the highest priority thread that is ready to run.Uygulama
Uygulama Partition OS header dosyalarını kullanıyor ve Partition OS ile linkleniyor. Uygulama projesi BSP ve donanımdan iyice yalıtıldığı için, donanımla alakalı herhangi bir ayar yapmak gerekmiyor. Sadece hangi CPU mimarisine göre derleneceği seçilebilir. Böylece uygulama projesi, farklı bir kart için derlenmek istenirse, rahatlıkla gerçekleştirilebilir.
VxWorks 653 Cert Nedir
VxWorks653 ile çalışırken oluşturulan proje Cert ise , burada yazdığına göre DO 178B Level A için gerekli isterleri karşılıyor.
VxWorks Cert Platform is backed by the industry’s most comprehensive set of certification artifacts, which support all RTCA DO-178B and EUROCAE ED-12B Level A requirements.VxWorks 653 ve XML Derleyicisi
VxWorks 653 ile bir çok ayar XML vasıtasıyla yapılıyor. Daha sonra XML derleyicisi, XML dosyalarını binary veri haline getiriyor. Buradaki sunumda işleyiş görülebilir.
Bazı vThreads Bileşenleri
Konuyu VxWorks653 ve Partition OS Bileşenleri başlıklı yazıya taşıdım.
Core OS Bileşenleri
Core OS bileşenleri bir sihirbaz aracılığıyla eklenip çıkarılabilir.
Target resident shell
Linux'takine benzer bir kabuk çalıştırabilme imkanı sağlar.
devs : Sistemdeki yüklü aygıt sürücülerini gösterir.Health Monitor
Konu uzun ve karışık olduğu için VxWorks 653 Health Monitor başlıklı yazıya taşıdım.
WorkBenchWorkbench kurulum dizininden itibaren workbenc-xy\wrwb\platform\x86-win32\eclipse\wrwb-x86-win32.exe
Yukarıda anlatılan VxWorks 653 projesini oluşturmak için "Integration Project" sihirbazını kullanıyoruz. Örnek:
Şekilde Module OS ve Partition OS projelerini ayrı ayrı görmek mümkün. Ayrıca yaratılan partitionlar da görülebilir. Config record içinde bazı ayarların yapıldığı XML dosyaları var ancak bu dosyalar Module OS için mi yoksa Partition OS içinmi kullanılıyor bilmiyorum.
Workbench ve Debug
Remote System Sekmesi
Workbench'te "Remote System" sekmesi target'a bağlantı kurmak için kullanılır. Açıklaması şöyle: "A connection to a target must be defined and established before tools can communicate with a target system. You establish this connection in the Remote Systems View." Bu sekmedeki bağlantıya sağ tıklayarak File alanına imajın yüklendiği boot.txt dosyasını göstermek lazım.
Bağlanıldığı zaman aşağıdaki yol takip edilerek örneğin Partition1'e target'a attach edilir.
Board Name -> Wind Reiver Target Debugger -> VxWorks 653 -> protection domains -> Partition 1 -> protection domain tasks
Bu menüye sağ tıklanır ve Debug -> Attach to all Protection domain taks veya Attach to all Protection domain taks and Threads (Task Mode) menüsü seçilir. İkisi arasındaki farktan çok emin değilim ancak ikincisini seçersek işletim sisteminin kendi yarattığı taskları da gösteriyor.
Debug Sekmesi
Breakpoint koymak için kaynak dosyaların path'inin belirtilmesi gerekir. Bu sekmede sağ tıklayıp "Edit Source Lookup" menüsü ile kaynak dosyaların dizini belirtilir.
Terminate and Relaunch ile tekrar başlatılan target'a eski breakpointler yerleştirilir. Breakpoint koyarken eğer kaynak kod ile yüklenen binary (image) arasında uyumsuzluk varsa Workbench uyarı verir.
WDB
Wind Debug Agent target üzerinde debug yapılabilmesine imkan tanıyan bir Remote Debugger. UDP veya TCP 17185 numaralı portu kullanır. Aşağıda bir açıklama mevcut.
WDB'nin VxWorks'e erişebilmesi için, işletim sisteminin arayüzler (remote debugging interface routines) sağlaması gerekiyor.
Target açılırken VxWorks ASCII Art logosunun altın
CPU : ...
Memory Size : ...
WDB : Ready
yazar
Makefile
Konuyu Makefile Kullanma başlıklı yazıya taşıdım.
Not:
Konuyla ilgili olarak GNU Binary Araçları başlıklı yazıya bakabilirsiniz.
linkerscript
linkerscript'in tanımı burada. Konuyu sonra yazacağım.
Config Record XML'i
BlackBox
Bu xml içinde ELF formatında kullanılacak alanların büyüklüklerini ayarlıyoruz. Konuyla ilgili olarak VxWorks 653 ve Blackbox başlıklı yazıya göz atabilirsiniz.
Portlar
Konuyu VxWorks 653 ve Portlar başlıklı yazıya taşıdım.
Config Record XML'i İle Bölümlenme Zamanı
Bölümlenmelere ayrılan zamanı tanımlamak için kullanılan XML tag'leri ARINC 653 standardına uyumlu değil. Ancak bence anlaması daha kolay. Örnek'te iki farklı scheduler tanımlı. Sistem başka bir state'e geçerse (örneğin maintenance state'ı gibi 1 numaralı schedule etkinleştirilerek diğer bölümlemeler durdurulur) Default olarak 0 numaralı schedule başlar.
<Schedules>PartitionNameRef alanı ile verilen bölümlenme ismi daha önce tanımlanmış bir bölümlenme olmalı. Duration ile verilen süre saniye cinsinden. ReleasePoint 1 ise partition başlayınca periodic task'ların başlamasını da sağlar.
<!- First partition->
<Schedule Id="0">
<PartitionWindow PartitionNameRef="Partition1" Duration="0.25" ReleasePoint="1">
<PartitionWindow PartitionNameRef="Partition2" Duration="0.25" ReleasePoint="1">
</Schedule>
<Schedule Id="1">
<PartitionWindow PartitionNameRef="Partition3" Duration="0.25" ReleasePoint="1">
</Schedule>
</Schedules>
ARINC 653 standardı ile kullanılan XML formatı ise aşağıda. Hiç benşmediklerini göstermek için ekledim. Örnek:
<ModuleSchedule><!- First partition-><Partition_Schedule><Window_Schedule></ModuleSchedule>
</Partition_Schedule>
<!- Nth partition->
<Partition_Schedule>
<Window_Schedule>
</Partition_Schedule>
Main Metodu
VxWorks'te ile alışageldiğimiz main metodu yok. Programınız void usrAppInit (void) metodu ile başlıyor. Uygulamaya argv,arc parametreleri geçilmiyor. Örnek:
Eğer Linux'ta da çalışmak istersek aşağıdaki gibi yapabiliriz.
extern void myMainEntryPoint ();
void usrAppInit (void){
/*add application specific code here*/
myMainEntryPoint();
}
Linux projesindeki main dosyasında ise aşağıdaki gibi yapılır. ProcessEntry metodunda niçin sonsuz döngü olduğu burada açıklanıyor.
void ProcessEntry (){
while (true){ //Loop forever
}
}
void myMainEntryPoint(){
START (); //Start ARINC process
SET_PARTITION_MODE (NORMAL);
STOP_SELF ();
}
int main (int argc,char* argv[]){
myMainEntryPoint();
}
system clock
Standart VxWorks'te iki çeşit clock var. Bunlar "system clock" ve aux clock". VxWorks 653'te bunlar kullanılabiliyormu bilmiyorum.
Ağdan boot
boot.txt aşağıdaki gibi olmalı
#Boot30
pwd://coreOS.sm -> Core OS için
pwd://vxSysLib.sm -> Sanırım Partition OS için
pwd://configRecord.reloc
pwd://partition1.sm -> Benim partitionım için
pwd://partition2.sm -> Benim partitionım için
Buradaki soruda ağdan ftp ile indirilen yazılımı boot ederken verdiği çıktı var. boot device : mottsec ethernet arayüzünü kullanarak boot et anlamına geliyor sanırım.
ctype.h dosyasında tanımlı olan isLower() benzeri karakterlerle ilgili olan metodların çalışabilmesi için lazım. Örnek:
__ctypePtrGet() meodu vThreadsData.h dosyasında tanımlı. Bu yüzden bu dosyayı da #include <vThreadsData.h> satırı ile include etmek gerekiyor. Buradaki ve buradaki örneklerde görüldüğü gibi, ctype.h dosyasında extern olarak tanmlı olan bir değişkeni, kendi kaynak dosyamızda tanımlamak ve ilklemek gerekiyor. Sebebini ben de çok anlamadım ancak, gördüğüm örnekler böyleydi.
taskLock
taskLock() kilit bırakılıncaya kadar başka bir şeyin çalışmasına müsade etmez. Ancak burada problemli olduğu yazıyor. Sebebi ise açıklanmamış.
CDF Dosyaları
CDF Component Description Files anlamına gelir. VxWorks 653 konfigürasyonu 3 şekilde yapılır.
1. XML Configuration Files
2. Binary Component Files
3. Configlettes
CDF dosyaları binary component files için kullanılır. Wind River tarafından sağlanan bileşenler VxWorks 653 Component Reference kitabında anlatılıyor. CDF dosyasında binary component için konfigürasyon parametreleri tanımlanabilir. BSP'ye mahsus CDF dosyasını değiştirmek için \vxworks-x-y\target\config\mybsp\00bsp.cdf dosyası açılır ve CHILDREN ağacına INCLUDE_XYZ_END satırı eklenir.
Bu bileşenin konfigürasyonu ise dosyann alt tarafında
Component INCLUDe_XYZ_END{
} ile başlayan yere yazılır.
Configlettes
Module OS içindeki cdf dosyası derlenecek kod hakkında bilgi verir. CDF dosyasının içi:
CONFIGLETTES : Sürücünün kaynak kodunu içeren dosyaların isimleri.
INIT_RTN : Sürücünü etkinleşmesi için çağırılacak ilk metodun ismi
PROTOTYPE: İlk metodun imzası. Örnek: void myDriverInit(void);
VME
Askeri havacılıkta kullanılan sistemler bazen güçlendirilmiş VME kasa içine konulup, hava aracına takılıyor. Aşağıda sökmesi takması ve taşıması kolay olan ruggidized vme için bir örnek şekil var.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder