Echtzeitbetriebssystem als Motor von Embedded-Systemen

Bild 1: Die VxWorks Produktübersicht.Wind River

Die Plattform VxWorks von Wind River bietet Eigenschaften wie Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und stabile Echtzeit-Performance (Bild 1). Außerdem verfügt sie über hardware-optimierte Multi-Core-Beschleunigungsfähigkeiten einschließlich Betriebssystemkonfigurationen für Asymmetrisches (AMP) und Symmetrisches Multiprocessing (SMP). Bei der neuesten Version VxWorks 6.9, handelt es sich um ein Echtzeitbetriebssystem (RTOS) für 32- und 64-Bit-Systeme, das zusammen mit leistungsstarken Entwicklungstools und Werkzeugen zur Entwicklung von Multi-Core-Prozessorsystemen erhältlich ist.

Generell sind VxWorks-Plattformen für eine Vielzahl von Geräten optimiert. Angefangen von Applikationen für Luftfahrt und Verteidigung über Netzwerk- und Konsumerelektronik bis hin zu Roboter- und Industriesysteme, medizinische Präzisionsmessgeräte, Navigationssysteme für Fahrzeuge und Telematiklösungen. Die RTOS-Plattformen sind eine robuste Grundlage für Unternehmen, die ihre Investitionen in proprietäre IP (Intellectual Property) optimal nutzen möchten. VxWorks befindet sich weltweit in über eine Milliarde Produkten erfolgreich im Einsatz.

Laufzeitumgebungen skalieren und optimieren

Aufgebaut auf einem bewährten, höchst skalierbaren und deterministischen Echtzeit-Kernel können Unternehmen mit dem Betriebssystem VxWorks ihre Laufzeitumgebungen skalieren und optimieren, indem sie nur die von ihren Geräten benötigten speziellen Technologien nutzen. Ganz gleich, ob Anforderungen wie kleinste Codegröße oder höchste Rechenleistung verlangt sind, erhalten Entwickler mit VxWorks genau die Flexibilität, die sie brauchen, um ihre optimale Lösung schnell und einfach zu realisieren. Kosten- und Qualitätsvorgaben sowie die gewünschten Funktionen lassen sich dabei einhalten bzw. implementieren.

VxWorks unterstützt POSIX und Industriestandardprotokolle wie IPv6 und TIPC (Transparent Inter-process Communication) und gewährleistet somit maximale Code-Portabilität und Interoperabilität. VxWorks 6.9 ist abwärtskompatibel zu bisherigen Versionen des Echtzeitbetriebssystems. Bereits entwickelte Projekte, Applikationen und BSPs (Board Support Packages), aber auch Open-Source-Applikationen können daher von Entwicklern auch künftig genutzt und mit VxWorks 6.9 auf 64-Bit-Technologie aufgerüstet werden.

VxWorks 6 enthält Frameworks für File-Systeme, Power-Management und Interconnectivity sowie leistungsstarke Sicherheitsfunktionen, die sich für maximale Applikations- und Gerätesicherheit im Kern des Betriebssystems befinden. VxWorks ist das erste RTOS, das nach dem Wurldtech Achilles Certification Program, ein international anerkannter Standard für industrielle Cyber-Sicherheit, zertifiziert ist.

VxWorks und Wind River Media Library bilden eine robuste Plattform für Embedded-Grafiklösungen. VxWorks unterstützt Qt, eine bekannte und bewährte GUI-Plattform mit hohem Funktionsumfang für Embedded-Geräte.

Umfangreiche Unterstützung für Systeme mit mehreren Prozessorkernen

VxWorks-Plattformen bieten Multi-Core-Unterstützung im Betriebssystem, im Netzwerk-Stack und in den Entwicklungstools. Entwickler von Embedded-Software erhalten damit einen einfachen Zugang zu Mehrkerntechnologie. Zugleich können sie auf alle Services und die bekannte technische Unterstützung von Wind River zurückgreifen.

Für Entwicklungen, die eine noch höhere Flexibilität bei der Hardware-Partitionierung und Embedded-Virtualisierung verlangen, kann VxWorks mit Wind River Hypervisor kombiniert werden. Auf diese Art lässt sich das Versprechen vom Multi-Core-Processing in die Realität umsetzen. Der Hypervisor bietet flexible Konfigurationen auf Multicore-Prozessoren, während ein hardwareunabhängiges Interface mit geringem Overhead zum Gastbetriebssystem vorhanden ist. Er ermöglicht es, flexible Multicore-Konfigurationen wie Multi-OS, Supervised AMP und Kombinationen von AMP und SMP auf der gleichen Plattform zu nutzen. Multi-OS-Systeme sind jetzt praktisch auf Embedded-Plattformen und ermöglichen Systeme, die ein General-Purpose-OS wie Microsoft Windows, Linux und ein „Hard Real-Time“ RTOS wie VxWorks kombinieren.

Die für Multi-Core-Processing optimierten VxWorks-Plattformen ermöglichen die Entwicklung von Produkten mit hoher Leistungsfähigkeit auf der Basis neuester Multi-Core-Siliziumlösungen bei reduzierten Risiken und Investitionen. Da kommerziell verfügbare und technisch unterstützte Laufzeitplattformen zum Einsatz kommen, lässt sich die Entwicklungszeit für Mehrkernsysteme verkürzen. Für erhöhte Produktivität sorgt die Tatsache, dass der gleiche Entwicklungsprozess in identischer Umgebung verwendet werden kann wie bei Einprozessorlösungen.

Für Multicore-Konfigurationen mit Symmetrischem Multiprocessing und Asymmetrischem Multiprocessing liefert die neue Version von Wind River VxWorks mehr Performance. Außerdem lassen sich beim Einsatz von VxWorks-Plattformen mehrere SMP-Betriebssysteme parallel nutzen.

Volle 64-Bit-Verarbeitung

Viele Embedded Systeme nutzen bereits 64-Bit-Prozessoren. Bisher wurden die Fortschritte in der Prozessortechnologie von kommerziellen Echtzeitbetriebssystemen jedoch nicht ausgeschöpft. VxWorks 6.9 ist das erste kommerzielle RTOS, das komplettes 64-Bit-Processing, I/O- und Memory-Unterstützung bietet und damit eine Rechenleistung ermöglicht, wie sie bisher nur Supercomputer- und Server-Umgebungen vorbehalten war. Volle 64-Bit-Verarbeitung ermöglicht den Zugriff auf Memory über der 4-GByte-Grenze und setzt gleichzeitig das Potenzial von 64-Bit-Prozessoren frei.

Integrierte Middleware

VxWorks-Plattformen enthalten getestete und geprüfte Netzwerk- und Middleware-Technologie. Die Nutzung dieser Standardtechnologien trägt dazu bei, dass Entwickler die Entwicklungszeit verkürzen und sich voll auf die Implementierung wettbewerbsfähiger Unterscheidungsmerkmale und Funktionen in ihre Produkte konzentrieren können.

Bild 2: Mit Wind River Workbench lassen sich Probleme aufspüren und beseitigen, Applikationen entwickeln und die Code-Komplexität reduzieren.Wind River

Optimierte Entwicklungstoolsuite

Vor dem Hintergrund steigender Komplexitäten gewinnt eine Palette an Werkzeugen, die mit dem Betriebssystem eng verknüpft sind, zunehmend an Bedeutung. So enthalten die VxWorks-Plattformen die integrierte Wind River Workbench Development Tool Suite zusammen mit den als Option erhältlichen Wind River Workbench On-Chip Debugging JTAG-Tools. Entwickler profitieren damit während des gesamten Entwicklungsprozesses von Fähigkeiten, die sich in einer gemeinsamen integrierten Umgebung befinden.

Eine komplette Plattformintegration einschließlich leistungsfähiger Tools für Debugging, Code-Analyse und Test sind weitere Merkmale der Plattformen. Es können die Code-Qualität verbessert und die Testzyklen verkürzt werden. Die als Option verfügbaren JTAG Debugging Tools für Debugging auf Systemebene dienen dazu, komplexe Multi-Core-Probleme zu lokalisieren und zu lösen.

Aufgrund der technologischen Führungsposition von Wind River beim Debugging von Multi-Core-Prozessoren mit seinen Workbench On-Chip Debugging-Lösungen können Kunden Probleme zwischen der Hard- und Software schnell aufspüren. Basierend auf dem Eclipse-Framework ist Workbench durch In-House, Third-Party, Open Source und kommerzielle Plug-Ins erweiterbar.

VxWorks-Cert-Plattform

Für sicherheitskritische Anwendungen, die nach den strengen Anforderungen gemäß RTCA DO-178B und EUROCAE ED-12B oder IEC 61508 und andere Softwarestandards zertifiziert werden müssen, bietet Wind River seine VxWorks-Cert-Plattform an. Beim Einsatz dieser Cert-Plattform können Entwickler in ihren Produkten nicht nur die technologischen Vorteile der neuesten Mikroprozessoren nutzen, sondern viel wichtiger, Geräte realisieren, die höchst anspruchvolle Sicherheitsstandards und Zertifizierungen erfüllen.

Die VxWorks-Cert-Plattform enthält über 240 Funktionen, ein direktes Subset von VxWorks 6.x APIs. Diese sind codekompatibel zum VxWorks RTOS und ermöglicht damit eine einfache Portierung von Applikationen zu und von der sicherheitskritischen Plattform.

Nach dem Abschluss der Entwicklung kann das finale Softwaresystem mit der Wind River Certification Evidence DVD getestet werden. Sie enthält alle Bestandteile, die für eine DO-178B Level A, B, C oder D des Betriebssystems erforderlich sind.

Zertifizierungsbestandteile

Unterstützt wird die VxWorks-Cert-Plattform durch das umfangreiche Set an Zertifizierungsbestandteilen gemäß der IEC 61508 SIL-3-Anforderungen. Eine komplett mit Hyperlinks versehene DVD ermöglicht die schnelle Rückverfolgung der Zertifizierungsdaten, angefangen bei den Anforderungen über Design, Source- und Binär-Code und Test-Case-Phasen mit einem einfachen Browser. Dank der Evidence-DVD können Entwickler künftig auf das Studieren dicker Papierstapel verzichten.

Die VxWorks-Cert-Plattform unterstützt auch die Entwicklungssuite Wind River Workbench. Diese lässt sich mit eigenen, Third-Party-, Open-Source- und kommerziell verfügbaren Plug-ins erweitern.

Als Option steht ein Embedded TCP/UDP/IPv4 Netzwerk-Stack zur Verfügung. Für safety-kritische Systeme lässt sich dieser in Verbindung mit der VxWorks-Cert-Plattform nutzen. Der VxWorks Cert Netzwerk-Stack enthält einen vollständigen Satz an Zertifizierungsbestandteilen, geeignet für DO-178B Zertifizierungen auf höchster Ebene – Level A und IEC 61508 SIL3.

(jj)