VxWorks下的任务监控方法及应用

1 VxWorks交叉开发模式
    在VxWorks下应用软件开发时采用交叉开发模式，宿主机通常是普通的PC机，目标机就是应用程序真实的运行的硬件平台；集成开发环境Tornado位于宿主机，用户通过Tornado开发环境完成代码编写、编译、链接，宿主机与目标机通过分别位于其上的Target Server和Target Agent实现信息交互，物理连接往往是串口或者网络，在开发调试过程中，用户将编译链接后的目标代码通过Target Server加载到目标机上运行，可以通过Tornado下的Shell、Debugger、Browser以及Windview等工具监控目标机上应用程序任务的运行情况，应用程序使用printf语句打印的调试信息回送到宿主机，借助打印信息和Tornado提供的各种调试工具，开发者可以监控任务的运行情况，当某个任务出错时，可以通过各种输出信息分析问题原因。
    但是一旦完成开发投入实际试验使用， 由于实际使用环境和当初的开发调试环境有较大的区别，难免会出现各种异常情况，比较常见的异常就是任务挂起，在这种情况下开发者往往无法像在地面调试时那样可以外接调试电缆捕获异常信息， 以确定发生异常的任务，也无法捕获开发者在开发过程中的辅助打印信息，这种情况在战斗机机载软件尤为常见。基于VxWorks的应用软件大多采用多任务方式，无法像以前没有操作系统的嵌入式系统那样，通过硬件看门狗电路，在软件运行出错时自动重启恢复软件运行，一个任务出错往往并不会引起操作系统重启，用户通过上层很难判断应用软件运行是否正常。因此需要建立软件看门狗机制，监控任务运行情况，在出现异常时记录必要的异常信息，自动重启设备。同时，需像开发阶段那样记录输出信息，以辅助分析异常原因。

2 系统输出信息捕获
    在VxWorks下系统输出信息包括：标准输出(STD_OUT，文件描述为1)和标准错误输出(STD_ERR，文件描述为2)。使用printf、IogMsg语句等输出的信息，以及用户和操作系统其他的打印输出信息均通过STD_OUT输出，而STD_ERR则是在系统出错时使用，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"
    上面的打印信息是任务“RadarProc”出错时操作系统输出的错误信息，通过STD_ERR文件描述符输出的。
    STD_OUT和STD_ERR可以分别输出，但是通常情况下它们均定向到控制台(consoleFd)，即在交叉开发模式下通过目标机Target Agent和宿主机的Target Server输出到串口或者网络。在VxWorks下操作系统提供ioGIobalStdSet接口函数支持输出重定向，函数原型：
void ioGIobaIStdSet(int stdFd,int newFd)
    其中stdFd为STD_OUT(1)或者STD_ERR(2)，newFd为重定向的文件描述符。利用这个函数就可以实现系统输出信息的捕获，具体方法如下：
FILE* printf_stream = fopen("/ide0/log.txt","a+" )：
ioGlobalStdSet(STD_OUT,fileno(printf_stream))；
ioGlobalStdSet(STD_ERR,fileno(printf_stream))；
    在上面的代码中，在设备/ide0(电子盘)上打开名为log.txt的文件，打开方式为追加式，将STD_OUT和STD_ERR重定向到printf_stream 指向的文件。需要注意的是，不能像平常那样关闭printf_stream 文件指针，这样就可以将系统的所有输出信息保存在文件log.txt中。

3 任务监控
3.1任务状态
    VxWorks下任务有四种基本状态：READY、PEND、DELAY、SUSPEND，在用户不使用Shell命令人为改变任务状态前提下，如果状态中出现SUSPEND，就说明该任务已经出错。

3.2任务监控设计
    任务监控需要周期性的监测操作系统中所有运行的任务状态，发现某任务出错时记录任务的相关基本信息，并自动重启。任务监控必须两个操作系统接口函数：
int taskIdListGet(int idList[],int maxTasks)
STATUS taskStatusString(int tid,char* pString)
    taskIdListGet函数可以获得当前操作系统中运行的所有任务，idList存放获取的任务id的数组，maxTasks为数组大小。taskStatusString获取任务状态名称，tid是任务id，pString为任务状态名称。
    在发现时任务出错时通过回调函数告诉用户出错任务情况，出错任务数据结构：
struct TroubleTaskStruct
{
int taskID；//出错任务id
char taskName[256]；//任务名称
char taskState[32]；//任务状态
};
回调函数原型：
typedef void (*TroubleTaskFuncPtr)(const TroubleTaskStruct troubleTaskVector，int troubleTaskNum);

4 结束语
    嵌入式系统应用软件完成开发调试后，在随后的试验阶段很难象调试阶段那样得到任务状态等输出信息，一旦出现任务异常，因为缺乏发生异常时的相关信息，很难判断和分析问题，给解决问题带来很大难度，使用任务监控和系统信息捕获技术可以有效地解决此类问题。