CN114124772A - 一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法 - Google Patents

一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法 Download PDF

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谭湘林
王威
杨雁麟
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Abstract

本申请涉及系统调试领域，为一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法，通过先设置代码对ELF文件进行解析，解析之后的变量符号才能够进行后续的读取，再通过设置变量符号与其物理地址一一对应，从而获取变量的物理地址；在进行调试时，主机发出调试命令，目标机通过对物理地址进行读写操作以进行后续的调试，调试后的数据再发送至主机进行展示，调试高效、快捷、所需硬件少。

Description

一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法
技术领域
本申请属于系统调试领域，特别涉及一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法。
背景技术
VxWorks是一款运行在目标机上高性能、可裁剪的嵌入式实时操作系统。VxWorks目标机支持多种主流平台，如：PowerPC、Intel X86、ARM、SPARC等。它以良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求较高的领域中。
近年来,随着计算机、微电子、通信及网络技术、信息技术的发展、数字化产品的普及，嵌入式系统渗透到了各个领域，已经成为计算机领域的一个重要组成部分，成为近年来新兴的研究热点。嵌入式系统最初主要应用于工业控制、通信、仪器仪表和家用电器等领域。随着嵌入式系统的发展，现已被广泛应用到网络、手持通信设备、国防军事、消费电子和自动化控制等各个领域。
随着嵌入式系统的广泛应用，嵌入式软件开发也变得日趋重要，而嵌入式软件开发又离不开嵌入式调试器的支持。软件调试过程中主机与目标机之间可以通过串口、以太网接口和USB接口三种方式进行通信，在嵌入式调试器中通过以太网实现的网络通信不仅传输速度快而且不受空间距离的约束，使用起来更加灵活方便，且各方面性能都优于串口和USB，是一种高效灵活的通信方式。
嵌入式系统的开发调试有别于桌面软件系统开发的一个显著的特点，是它一般需要一个交叉编译和调试环境。编辑和编译软件在主机上进行(如在PC机的Windows操作系统下)，编译好的软件需要下载到目标机上运行，主机和目标机建立起通信连接，传输调试命令和数据以及代码文件等。而当VxWorks运行在目标机上时，其符号变量地址是运行时动态生成的，不能通过主机上的目标文件读取，从而无法直接通过网络接口读写调试的符号变量地址。
因此，如何读取符号变量地址，实现对VxWorks系统的高效调试是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法，以解决现有技术中无法读取符号变量地址而导致系统调试效率较差的问题。
本申请的技术方案是：一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法，包括生成ELF格式的目标文件，通过代码对ELF文件进行解析，提取需要测试的所有符号变量；目标机在程序启动时，生成一种将符号变量与其物理地址对应的映射表；建立主机与目标机之间的通信连接；主机向目标机发送调试命令，目标机接收调试命令并根据映射表解析符号变量，将符合变量转化为真实的物理地址信息并发送回主机；主机根据发回的数据后进行分析处理并展示给用户。
优选地，通信连接的建立方法包括，在主机建立基于Windows桌面操作系统的客户端，在目标机建立基于VxWorks嵌入式操作系统的服务器端，所述客户端与服务器端之间建立基于Socket的TCP/UDP通信传输方式的连接，所述主机与目标机的IP地址处于同一网段。
优选地，所述客户端的数据处理方法包括，向服务器端发送调试命令；实时接收服务器端发出的调试数据；接收调试数据并对调试数据进行分解分析后发送至显示设备上进行展示。
优选地，所述服务器端的数据处理方法包括，接收客户端发出的调试命令；解析该调试命令，通过映射表获取符号变量的物理地址；对物理地址进行读取操作；将读取后的数据发送回客户端。
优选地，所述客户端采用二维图形、三维图形、图表的方式对用户进行展示。
作为一种具体实施方式，一种基于VxWorks操作系统的网络调试装置，包括主机和目标机，所述主机内设有客户端，所述目标机内设有服务器端，所述客户端与服务器端采用上述所述的方法对系统进行调试。
本申请的一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法，通过先设置代码对ELF文件进行解析，解析之后的变量符号才能够进行后续的读取，再通过设置变量符号与其物理地址一一对应，从而获取变量的物理地址；在进行调试时，主机发出调试命令，目标机通过对物理地址进行读写操作以进行后续的调试，调试后的数据再发送至主机进行展示，调试高效、快捷、所需硬件少。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请整体流程结构示意图；
图2为本申请ELF文件的总体结构图；
图3为本申请主机与目标机交互的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法，如图1、图2所示，包括如下步骤：
步骤S100，生成ELF格式的目标文件，通过代码对ELF文件进行解析，提取需要测试的所有符号变量；
嵌入式系统的开发需要一个交叉编译和调试的环境，目标文件的编辑和编译一般需要在PC机的Windows操作系统下完成。生成的目标文件是一种ELF(Executable andLinking Format)格式的可执行文件，它通过一定的格式存储程序执行码、变量符号、数据等信息。
通过代码的形式解析ELF文件的存储格式，提取处需要用来调试的所有变量符号，并通过图形图表的方式展示出来，以方便后续的处理。
步骤S200，目标机在程序启动时，获取需要的每个调试符号的实际物理地址，生成一种将符号变量与其物理地址对应的映射表；
解析ELF格式文件只能获取变量符号，无法得到变量的实际物理地址，因此无法对该变量地址进行读写操作，通过设置符号变量与物理地址一一对应的映射表，在网络调试时可通过查表的方式获取符号变量的实际物理地址，从而能够对该变量的物理地址进行准确的读写操作。
步骤S300，建立主机与目标机之间的通信连接；
通信连接的建立方法包括，
在主机建立基于Windows桌面操作系统的客户端，在目标机建立基于VxWorks嵌入式操作系统的服务器端，客户端与服务器端之间建立基于Socket的TCP/UDP通信传输方式的连接，主机与目标机的IP地址处于同一网段。通过设置对应的客户端与服务器端，并建立相同的IP地址，能够实现客户端与服务器端之间数据的稳定传输。
步骤S400，主机向目标机发送调试命令，目标机接收调试命令并根据映射表解析符号变量，将符合变量转化为真实的物理地址信息并发送回主机；
如图3所示，通过客户端与服务器端数据的交互来实现数据的交互，其中服务器端的数据处理方法包括，
步骤S410，向服务器端发送调试命令；
步骤S460，实时接收服务器端发出的调试数据；
步骤S470，接收调试数据并对调试数据进行分解分析后发送至显示设备上进行展示。
服务器端的数据处理方法包括，
步骤S420，接收客户端发出的调试命令；
步骤S430，解析该调试命令，通过映射表获取符号变量的物理地址；
步骤S440，对物理地址进行读取操作；
步骤S450，将读取后的数据发送回客户端；
客户端与服务器之间通过TCP/UDP来实现数据的稳定传输，通过设置客户端与服务器端分别执行不同的功能，两者相互配合，来实现对VxWorks操作系统的快捷、稳定调试。
步骤S500，主机根据发回的数据后进行分析处理并展示给用户。
主机对接收的数据进行分解分析，并通过图形化的方式呈现给用户。展示的信息包括数据的数据的二维、三维图形展示、信息打印、图表等，当然展示的方式不限于图表，还可以采用其它方式。
步骤S300-500基于设计出了一套基于QT的集成开发环境，它包含了通信连接的建立，通信数据的传输以及对数据的分解分析和图形化展示等功能，从而实现对系统的快速稳定调试。
作为一种具体实施方式，还包括一种基于VxWorks操作系统的网络调试装置，包括主机和目标机，所述主机内设有客户端，所述目标机内设有服务器端，所述客户端与服务器端采用上述所述的方法对VxWorks操作系统进行调试。通过ELF文件的解析、映射表的设置、一种集成开发环境的建立来实现对VxWorks操作系统的快捷、准确调试。
本发明的优点如下：
1、调试速度块，采用基于Socket的TCP/UDP通信传输方式，相比起串口、JTAG等调试方法，网络速度更快，是JTAG调试速度的几十倍以上，同时更稳定。调试方法也更为高效、方便、灵活。
2、硬件需求低，只要一根网线即可，而串口和JTAG调试，都需要专门的硬件调试器。
3、方便省时、兼容性强，采用QT工具设计集成开发环境，界面易用，开发人员上手容易，调试方便，能大量节省开发时间。同时QT是跨平台开发工具，可以兼容多种硬件开发环境。
目前VxWorks目标机支持多种主流平台，如：PowerPC、Intel X86、ARM、SPARC等，其广泛应用于如航空、航天、船舶、通信、软件无线电、人工智能等多领域，该发明同样可以用于上述多个领域。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于VxWorks操作系统的网络调试方法，其特征在于：包括生成ELF格式的目标文件，通过代码对ELF文件进行解析，提取需要测试的所有符号变量；
目标机在程序启动时，生成一种将符号变量与其物理地址对应的映射表；
建立主机与目标机之间的通信连接；
主机向目标机发送调试命令，目标机接收调试命令并根据映射表解析符号变量，将符合变量转化为真实的物理地址信息并发送回主机；
主机根据发回的数据后进行分析处理并展示给用户。
2.如权利要去1所述的基于VxWorks操作系统的网络调试方法，其特征在于：通信连接的建立方法包括，
在主机建立基于Windows桌面操作系统的客户端，在目标机建立基于VxWorks嵌入式操作系统的服务器端，所述客户端与服务器端之间建立基于Socket的TCP/UDP通信传输方式的连接，所述主机与目标机的IP地址处于同一网段。
3.如权利要去2所述的基于VxWorks操作系统的网络调试方法，其特征在于：所述客户端的数据处理方法包括，
向服务器端发送调试命令；
实时接收服务器端发出的调试数据；
接收调试数据并对调试数据进行分解分析后发送至显示设备上进行展示。
4.如权利要去2所述的基于VxWorks操作系统的网络调试方法，其特征在于：所述服务器端的数据处理方法包括，
接收客户端发出的调试命令；
解析该调试命令，通过映射表获取符号变量的物理地址；
对物理地址进行读取操作；
将读取后的数据发送回客户端。
5.如权利要去3所述的基于VxWorks操作系统的网络调试方法，其特征在于：所述客户端采用二维图形、三维图形、图表的方式对用户进行展示。
6.一种基于VxWorks操作系统的网络调试装置，包括主机和目标机，所述主机内设有客户端，所述目标机内设有服务器端，所述客户端与服务器端采用如权利要求1-5任一所述的方法对系统进行调试。
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