VxWorks下的任務監控方法及應用

1 VxWorks交叉開發模式
    在VxWorks下應用軟體開發時採用交叉開發模式，宿主機通常是普通的PC機，目標機就是應用程序真實的運行的硬體平台；集成開發環境Tornado位於宿主機，用戶通過Tornado開發環境完成代碼編寫、編譯、鏈接，宿主機與目標機通過分別位於其上的Target Server和Target Agent實現信息交互，物理連接往往是串口或者網路，在開發調試過程中，用戶將編譯鏈接后的目標代碼通過Target Server載入到目標機上運行，可以通過Tornado下的Shell、Debugger、Browser以及Windview等工具監控目標機上應用程序任務的運行情況，應用程序使用printf語句列印的調試信息回送到宿主機，藉助列印信息和Tornado提供的各種調試工具，開發者可以監控任務的運行情況，當某個任務出錯時，可以通過各種輸出信息分析問題原因。
    但是一旦完成開發投入實際試驗使用， 由於實際使用環境和當初的開發調試環境有較大的區別，難免會出現各種異常情況，比較常見的異常就是任務掛起，在這種情況下開發者往往無法像在地面調試時那樣可以外接調試電纜捕獲異常信息， 以確定發生異常的任務，也無法捕獲開發者在開發過程中的輔助列印信息，這種情況在戰鬥機機載軟體尤為常見。基於VxWorks的應用軟體大多採用多任務方式，無法像以前沒有操作系統的嵌入式系統那樣，通過硬體看門狗電路，在軟體運行出錯時自動重啟恢復軟體運行，一個任務出錯往往並不會引起操作系統重啟，用戶通過上層很難判斷應用軟體運行是否正常。因此需要建立軟體看門狗機制，監控任務運行情況，在出現異常時記錄必要的異常信息，自動重啟設備。同時，需像開發階段那樣記錄輸出信息，以輔助分析異常原因。

2 系統輸出信息捕獲
    在VxWorks下系統輸出信息包括：標準輸出(STD_OUT，文件描述為1)和標準錯誤輸出(STD_ERR，文件描述為2)。使用printf、IogMsg語句等輸出的信息，以及用戶和操作系統其他的列印輸出信息均通過STD_OUT輸出，而STD_ERR則是在系統出錯時使用，例如：
data access
Exception current instruction address：0x00072054
Machine Status Register：0x0000b030
Data Access Register：0xeeeeeef2
Condition Register：0x22000040
Data storage interrupt Register：0x0000b030
Task：0x1c9e50 "RadarProc"
    上面的列印信息是任務“RadarProc”出錯時操作系統輸出的錯誤信息，通過STD_ERR文件描述符輸出的。
    STD_OUT和STD_ERR可以分別輸出，但是通常情況下它們均定向到控制台(consoleFd)，即在交叉開發模式下通過目標機Target Agent和宿主機的Target Server輸出到串口或者網路。在VxWorks下操作系統提供ioGIobalStdSet介面函數支持輸出重定向，函數原型：
void ioGIobaIStdSet(int stdFd,int newFd)
    其中stdFd為STD_OUT(1)或者STD_ERR(2)，newFd為重定向的文件描述符。利用這個函數就可以實現系統輸出信息的捕獲，具體方法如下：
FILE* printf_stream = fopen("/ide0/log.txt","a+" )：
ioGlobalStdSet(STD_OUT,fileno(printf_stream))；
ioGlobalStdSet(STD_ERR,fileno(printf_stream))；
    在上面的代碼中，在設備/ide0(電子盤)上打開名為log.txt的文件，打開方式為追加式，將STD_OUT和STD_ERR重定向到printf_stream 指向的文件。需要注意的是，不能像平常那樣關閉printf_stream 文件指針，這樣就可以將系統的所有輸出信息保存在文件log.txt中。

3 任務監控
3.1任務狀態
    VxWorks下任務有四種基本狀態：READY、PEND、DELAY、SUSPEND，在用戶不使用Shell命令人為改變任務狀態前提下，如果狀態中出現SUSPEND，就說明該任務已經出錯。

3.2任務監控設計
    任務監控需要周期性的監測操作系統中所有運行的任務狀態，發現某任務出錯時記錄任務的相關基本信息，並自動重啟。任務監控必須兩個操作系統介面函數：
int taskIdListGet(int idList[],int maxTasks)
STATUS taskStatusString(int tid,char* pString)
    taskIdListGet函數可以獲得當前操作系統中運行的所有任務，idList存放獲取的任務id的數組，maxTasks為數組大小。taskStatusString獲取任務狀態名稱，tid是任務id，pString為任務狀態名稱。
    在發現時任務出錯時通過回調函數告訴用戶出錯任務情況，出錯任務數據結構：
struct TroubleTaskStruct
{
int taskID；//出錯任務id
char taskName[256]；//任務名稱
char taskState[32]；//任務狀態
};
回調函數原型：
typedef void (*TroubleTaskFuncPtr)(const TroubleTaskStruct troubleTaskVector，int troubleTaskNum);

4 結束語
    嵌入式系統應用軟體完成開發調試后，在隨後的試驗階段很難象調試階段那樣得到任務狀態等輸出信息，一旦出現任務異常，因為缺乏發生異常時的相關信息，很難判斷和分析問題，給解決問題帶來很大難度，使用任務監控和系統信息捕獲技術可以有效地解決此類問題。