VxWorks for x86系統(tǒng)中實時時鐘的應(yīng)用
[導讀]VxWorks for x86系統(tǒng)中實時時鐘的應(yīng)用
0 引言
VxWorks是美國WRS(Wind River System)公司推出的一個具有微內(nèi)核、可裁剪的高性能強實時操作系統(tǒng)，該實時操作系統(tǒng)在航空、廣播、運輸、醫(yī)療、自動化生產(chǎn)和科學研究等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在國防和軍事上的一些高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)域中，就更體現(xiàn)出了其優(yōu)越的性能。
X86或80X86是Intel公司開發(fā)的微處理器體系結(jié)構(gòu)的泛稱。采用X86架構(gòu)的Intel CPU及其兼容CPU都使用X86指令集，作為個人計算機的標準平臺，它們構(gòu)成了當今數(shù)量最大的CPU陣營。VxWorks可支持多種不同體系結(jié)構(gòu)的32位CPU，其中就包括現(xiàn)在使用最為廣泛的X86系列CPU。
1 VxWorks for x86系統(tǒng)中的系統(tǒng)時間
我們知道，在VxWorks for x86系統(tǒng)中沒有直接讀取RTC(實時時鐘控制器)的函數(shù)，在目標板每次加電或重啟后，用time．h中的函數(shù)第一次讀到的時間始終是“THU JAN 01 00：00：00 1970”。這里取到的系統(tǒng)時間是從開機到現(xiàn)在的時間，也就是說，VxWorks的系統(tǒng)日期和時間是相對于一個基準的日期時間計算出來的，這一基準時間就是“THU JAN O1 00：00：00 1970”，其他日期時間對系統(tǒng)來說都是相對于這一基準時間已經(jīng)過的秒數(shù)。因此，這樣取到的系統(tǒng)時間是沒有任何使用價值的。
然而，在實際應(yīng)用中，我們經(jīng)常需要用到“真實的”VxWorks系統(tǒng)時間，比如在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件時，我們就希望文件創(chuàng)建的時間是實時時鐘的時間，同時在日志文件中記錄的時間也希望是實時時鐘的時間。但是，在文件系統(tǒng)中能直接訪問的卻是上述那個“沒有使用價值的”系統(tǒng)時間。這種情況就為應(yīng)用帶來了很大的不便。
為了獲得一個有實際使用價值的系統(tǒng)時間，我們就需要系統(tǒng)時間能與目標板的實時時鐘保持同步。
實際上。在VxWorks for x86系列的機器中，可以通過讀寫特定的端口來讀?。O(shè)置保存在BIOS中的實時時鐘。
2 VxWorks for x86中系統(tǒng)時間和實時時鐘的同步
使用VxWorks的ansiTime庫(time．h)中的time()函數(shù)可以讀取當前秒鐘形式的日歷時間，也就是系統(tǒng)加電后相對于基準時間所經(jīng)過的秒數(shù)；使用locatime ()函數(shù)則可以將此日歷時間轉(zhuǎn)換成tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間；之后，再使用asctime()函數(shù)可將tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間轉(zhuǎn)換成包含日期和時間的字符串。
使用以上這些函數(shù)可以編寫一個顯示當前系統(tǒng)時間的函數(shù)GetSysTime()，其內(nèi)容如下：
系統(tǒng)加電后，調(diào)用GetSysTime (函數(shù)，其顯示內(nèi)容為“time is：THU JAN 01 00：00：00 1970”。而在實際應(yīng)用中，通常希望獲取保存在BIOS中的實時時鐘，并使用這個實時時鐘來設(shè)置系統(tǒng)時間，從而使系統(tǒng)時間與實時時鐘保持同步。因此，在VxWorks for x86系統(tǒng)中，可以通過讀寫端口0x70，0x71來訪問BIOS中的實時時鐘。其中，端口地址0x70對應(yīng)的是實時時鐘的索引寄存器(表1所列是實時時鐘索引寄存器的定義)，端口地址0x71對應(yīng)的是實時時鐘的數(shù)據(jù)寄存器。實時時鐘的秒、分、時，日、月、年在索引寄存器中的存放地址分別是0x00、0x02、0x04，0x07、0x08、0x09。
需要注意的是，從端口中讀到的數(shù)據(jù)，其格式為BCD碼，因此在使用前還需要將其轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。
在把轉(zhuǎn)換后的實時時鐘的秒、分、時，日、月、年等數(shù)據(jù)賦給tm型結(jié)構(gòu)變量的相應(yīng)成員后，可使用ansiTime庫(time．h)中的mktime ()函數(shù)將tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間轉(zhuǎn)換成秒鐘形式的日歷時間，并烙其賦給timespec型結(jié)構(gòu)變量的tv-sec成員(timespec型結(jié)構(gòu)的tv_nsec成員可設(shè)置為0)，這樣，通過使用clockLjb庫中的clock_settime()函數(shù)就可以將系統(tǒng)時間設(shè)置為實時時鐘的時間，從而實現(xiàn)系統(tǒng)時間與實時時鐘同步。
[!--empirenews.page--]函數(shù)BCD2BIN ()用來將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，它的輸入為BCD碼，返回值為十進制數(shù)。其內(nèi)容如下：
函數(shù)BIOSTimeGet ()用來從端口讀取BIOS時間，在該函數(shù)內(nèi)部調(diào)用BCD2BIN()函數(shù)，其返回值為tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間。具體內(nèi)容如下：
函數(shù)SetSysTime ()可用來將系統(tǒng)時間設(shè)置為實時時鐘時間，在該函數(shù)的內(nèi)部調(diào)用BIOSTimeGet ()函數(shù)的內(nèi)容如下：
調(diào)用SetSysTime()函數(shù)后再調(diào)用GetSysTime()函數(shù)，其顯示內(nèi)容就是當前實時時鐘的時間，這表明系統(tǒng)時間和實時時鐘已實現(xiàn)了同步。
3 實時時鐘的特定時間設(shè)置
在某些應(yīng)用中，有時我們也希望能校正實時時鐘，也就是能將BIOS中的實時時鐘設(shè)置為某個特定時間。這個功能同樣可以通過訪問端口0x70，0x71來實現(xiàn)。
需要注意的是，寫入到端口的數(shù)據(jù)，其格式為BCD碼，因此在使用前，需要將數(shù)據(jù)從十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼。
函數(shù)BIN2BCD()可用來將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼，它的輸入為十進制數(shù)，返回值為BCD碼。其內(nèi)容如下：
[!--empirenews.page--]函數(shù)BIOSTimeSet()用來通過端口設(shè)置BIOS時間，在該函數(shù)內(nèi)部調(diào)用BIN2BCD()函數(shù)，它的輸入為tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間。其內(nèi)容如下：
函數(shù)SetBIOSTime()可用來將當前時間或某個特定時間(如：2009-10-1 10：10：10)設(shè)置為實時時鐘的時間，在該函數(shù)的內(nèi)部調(diào)用BIOSTime-Set ()函數(shù)的內(nèi)容如下：
在調(diào)用SetBIOSTime()函數(shù)設(shè)置實時時鐘后，再調(diào)用SetSysTime ()函數(shù)即可使系統(tǒng)時間與剛設(shè)置的實時時鐘保持同步。
該程序在VxWorks5.4.2，Tomad02.0.2，BSP包為pcPentium的Pentium主板上已調(diào)試運行通過。
4 結(jié)束語
VxWorks因其卓越的性能在嵌入式實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)了領(lǐng)導地位，x86雖然不是一個專門的嵌入式平臺，但因其具有低廉的價格、豐富的軟硬件資源而得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可通過操作目標板上的硬件端口來讀寫保存在BIOS中的實時時鐘，并使VxWorks的系統(tǒng)時間和實時時鐘保持同步。這個方法為VxWorks for x86這一目前流行的嵌入式平臺中的相關(guān)應(yīng)用提供了支持。
VxWorks是美國WRS(Wind River System)公司推出的一個具有微內(nèi)核、可裁剪的高性能強實時操作系統(tǒng)，該實時操作系統(tǒng)在航空、廣播、運輸、醫(yī)療、自動化生產(chǎn)和科學研究等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在國防和軍事上的一些高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)域中，就更體現(xiàn)出了其優(yōu)越的性能。
X86或80X86是Intel公司開發(fā)的微處理器體系結(jié)構(gòu)的泛稱。采用X86架構(gòu)的Intel CPU及其兼容CPU都使用X86指令集，作為個人計算機的標準平臺，它們構(gòu)成了當今數(shù)量最大的CPU陣營。VxWorks可支持多種不同體系結(jié)構(gòu)的32位CPU，其中就包括現(xiàn)在使用最為廣泛的X86系列CPU。
1 VxWorks for x86系統(tǒng)中的系統(tǒng)時間
我們知道，在VxWorks for x86系統(tǒng)中沒有直接讀取RTC(實時時鐘控制器)的函數(shù)，在目標板每次加電或重啟后，用time．h中的函數(shù)第一次讀到的時間始終是“THU JAN 01 00：00：00 1970”。這里取到的系統(tǒng)時間是從開機到現(xiàn)在的時間，也就是說，VxWorks的系統(tǒng)日期和時間是相對于一個基準的日期時間計算出來的，這一基準時間就是“THU JAN O1 00：00：00 1970”，其他日期時間對系統(tǒng)來說都是相對于這一基準時間已經(jīng)過的秒數(shù)。因此，這樣取到的系統(tǒng)時間是沒有任何使用價值的。
然而，在實際應(yīng)用中，我們經(jīng)常需要用到“真實的”VxWorks系統(tǒng)時間，比如在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件時，我們就希望文件創(chuàng)建的時間是實時時鐘的時間，同時在日志文件中記錄的時間也希望是實時時鐘的時間。但是，在文件系統(tǒng)中能直接訪問的卻是上述那個“沒有使用價值的”系統(tǒng)時間。這種情況就為應(yīng)用帶來了很大的不便。
為了獲得一個有實際使用價值的系統(tǒng)時間，我們就需要系統(tǒng)時間能與目標板的實時時鐘保持同步。
實際上。在VxWorks for x86系列的機器中，可以通過讀寫特定的端口來讀?。O(shè)置保存在BIOS中的實時時鐘。
2 VxWorks for x86中系統(tǒng)時間和實時時鐘的同步
使用VxWorks的ansiTime庫(time．h)中的time()函數(shù)可以讀取當前秒鐘形式的日歷時間，也就是系統(tǒng)加電后相對于基準時間所經(jīng)過的秒數(shù)；使用locatime ()函數(shù)則可以將此日歷時間轉(zhuǎn)換成tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間；之后，再使用asctime()函數(shù)可將tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間轉(zhuǎn)換成包含日期和時間的字符串。
使用以上這些函數(shù)可以編寫一個顯示當前系統(tǒng)時間的函數(shù)GetSysTime()，其內(nèi)容如下：
系統(tǒng)加電后，調(diào)用GetSysTime (函數(shù)，其顯示內(nèi)容為“time is：THU JAN 01 00：00：00 1970”。而在實際應(yīng)用中，通常希望獲取保存在BIOS中的實時時鐘，并使用這個實時時鐘來設(shè)置系統(tǒng)時間，從而使系統(tǒng)時間與實時時鐘保持同步。因此，在VxWorks for x86系統(tǒng)中，可以通過讀寫端口0x70，0x71來訪問BIOS中的實時時鐘。其中，端口地址0x70對應(yīng)的是實時時鐘的索引寄存器(表1所列是實時時鐘索引寄存器的定義)，端口地址0x71對應(yīng)的是實時時鐘的數(shù)據(jù)寄存器。實時時鐘的秒、分、時，日、月、年在索引寄存器中的存放地址分別是0x00、0x02、0x04，0x07、0x08、0x09。
需要注意的是，從端口中讀到的數(shù)據(jù)，其格式為BCD碼，因此在使用前還需要將其轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。
在把轉(zhuǎn)換后的實時時鐘的秒、分、時，日、月、年等數(shù)據(jù)賦給tm型結(jié)構(gòu)變量的相應(yīng)成員后，可使用ansiTime庫(time．h)中的mktime ()函數(shù)將tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間轉(zhuǎn)換成秒鐘形式的日歷時間，并烙其賦給timespec型結(jié)構(gòu)變量的tv-sec成員(timespec型結(jié)構(gòu)的tv_nsec成員可設(shè)置為0)，這樣，通過使用clockLjb庫中的clock_settime()函數(shù)就可以將系統(tǒng)時間設(shè)置為實時時鐘的時間，從而實現(xiàn)系統(tǒng)時間與實時時鐘同步。
[!--empirenews.page--]函數(shù)BCD2BIN ()用來將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，它的輸入為BCD碼，返回值為十進制數(shù)。其內(nèi)容如下：
函數(shù)BIOSTimeGet ()用來從端口讀取BIOS時間，在該函數(shù)內(nèi)部調(diào)用BCD2BIN()函數(shù)，其返回值為tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間。具體內(nèi)容如下：
函數(shù)SetSysTime ()可用來將系統(tǒng)時間設(shè)置為實時時鐘時間，在該函數(shù)的內(nèi)部調(diào)用BIOSTimeGet ()函數(shù)的內(nèi)容如下：
調(diào)用SetSysTime()函數(shù)后再調(diào)用GetSysTime()函數(shù)，其顯示內(nèi)容就是當前實時時鐘的時間，這表明系統(tǒng)時間和實時時鐘已實現(xiàn)了同步。
3 實時時鐘的特定時間設(shè)置
在某些應(yīng)用中，有時我們也希望能校正實時時鐘，也就是能將BIOS中的實時時鐘設(shè)置為某個特定時間。這個功能同樣可以通過訪問端口0x70，0x71來實現(xiàn)。
需要注意的是，寫入到端口的數(shù)據(jù)，其格式為BCD碼，因此在使用前，需要將數(shù)據(jù)從十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼。
函數(shù)BIN2BCD()可用來將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼，它的輸入為十進制數(shù)，返回值為BCD碼。其內(nèi)容如下：
[!--empirenews.page--]函數(shù)BIOSTimeSet()用來通過端口設(shè)置BIOS時間，在該函數(shù)內(nèi)部調(diào)用BIN2BCD()函數(shù)，它的輸入為tm型結(jié)構(gòu)的日期和時間。其內(nèi)容如下：
函數(shù)SetBIOSTime()可用來將當前時間或某個特定時間(如：2009-10-1 10：10：10)設(shè)置為實時時鐘的時間，在該函數(shù)的內(nèi)部調(diào)用BIOSTime-Set ()函數(shù)的內(nèi)容如下：
在調(diào)用SetBIOSTime()函數(shù)設(shè)置實時時鐘后，再調(diào)用SetSysTime ()函數(shù)即可使系統(tǒng)時間與剛設(shè)置的實時時鐘保持同步。
該程序在VxWorks5.4.2，Tomad02.0.2，BSP包為pcPentium的Pentium主板上已調(diào)試運行通過。
4 結(jié)束語
VxWorks因其卓越的性能在嵌入式實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)了領(lǐng)導地位，x86雖然不是一個專門的嵌入式平臺，但因其具有低廉的價格、豐富的軟硬件資源而得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可通過操作目標板上的硬件端口來讀寫保存在BIOS中的實時時鐘，并使VxWorks的系統(tǒng)時間和實時時鐘保持同步。這個方法為VxWorks for x86這一目前流行的嵌入式平臺中的相關(guān)應(yīng)用提供了支持。
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