VxWorks

VxWorks ist ein Echtzeitbetriebssystem (RTOS), das als proprietäre Software von Wind River Systems , einer Tochtergesellschaft von Aptiv, entwickelt wurde. VxWorks wurde erstmals 1987 veröffentlicht und ist für den Einsatz in eingebetteten Systemen konzipiert , die Echtzeit- und deterministische Leistung erfordern und in vielen Fällen Sicherheitszertifizierungen für Branchen wie Luft- und Raumfahrt , Verteidigung , Medizintechnik, Industrieanlagenbau, Robotik, Energie, Transport, Netzwerkinfrastruktur, Automobilindustrie und Unterhaltungselektronik benötigen . ^{[ 1 ]}

VxWorks unterstützt AMD / Intel- , POWER-, ARM- und RISC-V-Architekturen. ^{[ 2 ]} Das Echtzeitbetriebssystem (RTOS) kann in Multicore-Systemen mit asymmetrischem Multiprocessing (AMP), symmetrischem Multiprocessing (SMP) und gemischten Modi ^{[ 3 ]} sowie in Multi-OS-Architekturen (über einen Hypervisor vom Typ 1) ^{[ 4 ]} auf 32- und 64-Bit -Prozessoren eingesetzt werden. ^{[ 5 ]}

VxWorks comes with the kernel, middleware, board support packages, Wind River Workbench development suite, complementary third-party software and hardware. In its latest release, VxWorks 7, the RTOS has been re-engineered for modularity and upgradeability so the OS kernel is separate from middleware, applications, and other packages.^[6] Scalability, security, safety, connectivity, and graphics have been improved to address Internet of Things (IOT) needs.^[7][8][9]

VxWorks started in the late 1980s as a set of enhancements to a simple RTOS called VRTX^[10] sold by Ready Systems (becoming a Mentor Graphics product in 1995).^[11] Wind River acquired rights to distribute VRTX and significantly enhanced it by adding, among other things, a file system and an integrated development environment. In 1987, anticipating the termination of its reseller contract by Ready Systems, Wind River proceeded to develop its own kernel to replace VRTX within VxWorks.^[12]

Published in 2003 with a Wind River copyright, "Real-Time Concepts for Embedded Systems"^[13] describes the development environment, runtime setting, and system call families of the RTOS. Written by Wind River employees with a foreword by Jerry Fiddler, chairman, and co-founder of Wind River, the textbook is an excellent tutorial on the RTOS. (It does not, however, replace Wind River documentation as might be needed by practicing engineers.)

Some key milestones for VxWorks include:^[14]

• 1980s: VxWorks adds support for 32-bit processors.
• 1990s: VxWorks 5 becomes the first RTOS with a networking stack.
• 2000s: VxWorks 6 supports SMP and adds derivative industry-specific platforms.
• 2010s: VxWorks adds support for 64-bit processing^[5] and introduces VxWorks 7 for IoT in 2016.^[15]
• 2020s: VxWorks continues to update and add support, including the ability to power the Mars 2020 lander.^[16]

VxWorks supports Intel architecture, Power architecture, and ARM architectures. The RTOS can be used in multi-core asymmetric multiprocessing (AMP), symmetric multiprocessing (SMP), mixed modes^[5] and multi-OS (via Type 1 hypervisor)^[4] designs on 32- and 64- bit processors.

The VxWorks consists of a set of runtime components and development tools. The run time components are an operating system (UP and SMP; 32- and 64-bit), software for applications support (file system, core network stack, USB stack, and inter-process communications), and hardware support (architecture adapter, processor support library, device driver library, and board support packages).^[5] VxWorks core development tools are compilers such as Diab, GNU, and Intel C++ Compiler (ICC) and its build and configuration tools. The system also includes productivity tools such as its Workbench development suite and Intel tools and development support tools for asset tracking and host support.^[5]

The platform is a modular, vendor-neutral, open system that supports a range of third-party software and hardware. The OS kernel is separate from middleware, applications, and other packages,^[8] which enables easier bug fixes and testing of new features.^[15] An implementation of a layered source build system allows multiple versions of any stack to be installed at the same time so developers can select which version of any feature set should go into the VxWorks kernel libraries.

Optional advanced add-ons for VxWorks provide additional capabilities, including the following:

• Advanced security features to safeguard devices and data residing in and traveling across the Internet of Things (IoT)
• Advanced safety partitioning to enable reliable application consolidation
• Real-time advanced visual edge analytics allow autonomous responses on VxWorks-based devices in real-time without latency
• Optimized embedded Java runtime engine enabling the deployment of Java applications
• Virtualization capability with a real-time embedded, Type 1 hypervisor

Core features of the OS include:^{[3][17][18][19]}

• Multitaskingkernel with preemptive and round-robinscheduling and fast interrupt response
• Natives 64-Bit-Betriebssystem (nur eine 64-Bit-Architektur wird unterstützt: x86-64 ). Datenmodell: LP64
• Benutzermodusanwendungen („Echtzeitprozesse“ oder RTP) sind durch Speicherschutzmechanismen sowohl von anderen Benutzermodusanwendungen als auch vom Kernel isoliert .
• SMP- , AMP- und Mixed-Mode-Multiprocessing-Unterstützung
• Fehlerbehandlungs-Framework
• Bluetooth- , USB- , CAN-Protokolle, FireWire IEEE 1394, BLE, L2CAP, Continua-Stack, Gesundheitsgeräteprofil
• Binäre, zählende und gegenseitige Ausschluss -Semaphore mit Prioritätsvererbung
• Lokale und verteilte Nachrichtenwarteschlangen
• POSIX PSE52 -zertifizierte Konformität in der Benutzermodus-Ausführungsumgebung
• Dual-Mode -IPv6 -Netzwerkstack mit IPv6-Ready-Logo-Zertifizierung
• Speicherschutz einschließlich Echtzeitprozessen (RTPs), Fehlererkennung und -meldung sowie IPC.
• Multi-OS-Messaging mit TIPC und Wind River Multi-OS IPC
• Symbolisches Debugging

Im März 2014 stellte Wind River VxWorks 7 vor und legte dabei den Fokus auf Skalierbarkeit, Sicherheit, Konnektivität, Grafik und Virtualisierung. ^{[ 9 ] [ 15 ] [ 20 ]} Im Folgenden sind einige der Neuerungen von Version 7 aufgeführt. ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 9 ]} Weitere Informationen finden Sie auf der VxWorks-Website von Wind River .

• Modulare, komponentenbasierte Architektur mit einem mehrschichtigen Build-System, das die unabhängige Aktualisierung jeder Codeebene ermöglicht.
• VxWorks-Mikrokernel (ein vollständiges Echtzeitbetriebssystem, das nur 20 KB groß sein kann)
• Sicherheitsfunktionen wie digital signierte Module ( X.509 ), Verschlüsselung, Passwortverwaltung und die Möglichkeit, Benutzer zur Laufzeit hinzuzufügen/zu löschen.
• SHA-256- Hashing-Algorithmus als Standard-Passwort-Hashing-Algorithmus
• Mensch-Maschine-Schnittstelle mit Vektorgrafiken und Tilcon-Benutzeroberfläche (UI)
• Grafische Benutzeroberfläche (GUI): OpenVG- Stack, OpenGL , Tilcon UI, Framebuffer-Treiber, EV-Entwicklerschnittstelle
• Aktualisierte Konfigurationsschnittstellen für VxWorks Source Build VSB-Projekte und VxWorks Image-Projekte
• Einheitliche Authentifizierungskontrolle für die Daemons Telnet , SSH , FTP und rlogin
• Konnektivität mit Bluetooth- und SocketCAN -Protokollstapeln
• Einbindung des MIPC-Dateisystems (MFS) und des MIPC-Netzwerkgeräts (MND)
• Netzwerkfunktionen mit 64-Bit-Unterstützung, darunter Wind River MACsec, Wind Rivers Implementierung von IEEE 802.1A, Point-to-Point Protocol (PPP) über L2TP, PPP über virtuelle lokale Netzwerke (VLAN) und Diameter Secure Key Storage sowie Server Message Block (SMB)-Client- und Serverunterstützung. ^{[ 21 ]}
• Neue integrierte Entwicklungsumgebung Wind River Workbench 4 für VxWorks 7 mit neuen Systemanalysewerkzeugen
• Wind River Diab Compiler 5.9.4; Wind River GNU Compiler 4.8; Intel C++ Compiler 14 und Intel Integrated Performance Primitives (IPP) 8

VxWorks wurde auf zahlreiche Plattformen portiert. Dazu gehören die Intel x86- Familie (einschließlich des Intel Quark SoC), ^{[ 22 ]} MIPS , PowerPC (und BAE RAD), Freescale ColdFire , Intel i960 , SPARC , Fujitsu FR-V , SH-4 sowie die eng verwandten ARM- , StrongARM- und xScale -CPU -Familien . VxWorks bietet eine standardisierte Board Support Package (BSP)-Schnittstelle zwischen der gesamten unterstützten Hardware und dem Betriebssystem. Das BSP-Entwicklerkit von Wind River stellt eine gemeinsame Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) und eine stabile Umgebung für die Entwicklung von Echtzeitbetriebssystemen bereit. VxWorks wird von gängigen SSL/TLS -Bibliotheken wie wolfSSL unterstützt . ^{[ 23 ]}

Wie in der Entwicklung eingebetteter Systeme üblich , wird bei VxWorks Cross-Compiling eingesetzt. Die Entwicklung erfolgt auf einem Host-System, auf dem eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) mit Editor, Compiler- Toolchain , Debugger und Emulator genutzt werden kann. Die Software wird anschließend für die Ausführung auf dem Zielsystem kompiliert. Dies ermöglicht es dem Entwickler, mit leistungsstarken Entwicklungswerkzeugen zu arbeiten und gleichzeitig Hardware mit eingeschränkteren Ressourcen zu unterstützen. VxWorks verwendet die folgenden Host-Umgebungen und Zielhardwarearchitekturen: ^{[ 24 ]}

Unterstützte Zielarchitekturen und Prozessorfamilien

VxWorks unterstützt eine Reihe von Zielarchitekturen, darunter ARM, Intel, Power-Architektur, RISC-V-Architektur und weitere. ^{[ 2 ]} Informationen zu den neuesten Zielarchitekturprozessoren und Board-Support-Paketen finden Sie im VxWorks Marketplace ^{[ 25 ]} oder in den angegebenen Quellen. ^{[ 26 ]}

Die mit VxWorks mitgelieferte, auf Eclipse basierende Workbench IDE dient der Konfiguration, Analyse, Optimierung und dem Debuggen eines VxWorks-basierten Systems während der Entwicklung. ^{[ 27 ]} Für VxWorks 5.x wurde die Tornado IDE verwendet ^{[ 28 ]} , die ab VxWorks 6.x durch die Eclipse- basierte Workbench IDE ersetzt wurde . ^{[ 24 ]} Workbench ist auch die IDE für die Produktlinien Wind River Linux ^{[ 29 ]} , On-Chip Debugging ^{[ 30 ] und den Wind River Diab Compiler. VxWorks 7 verwendet Wind River Workbench 4 [ 31 ]} , dessen Aktualisierung auf Eclipse 4 volle Unterstützung für Drittanbieter-Plug-ins und Verbesserungen der Benutzerfreundlichkeit bietet.

Wind River Simics ^{[ 32 ] [ 33 ]} ist ein eigenständiges Simulationswerkzeug, das mit VxWorks kompatibel ist. Es simuliert das gesamte Zielsystem (Hardware und Software) und schafft so eine gemeinsame Plattform für die Softwareentwicklung. Mehrere Entwickler können ein komplettes virtuelles System und dessen gesamten Zustand, einschließlich der Ausführungshistorie, gemeinsam nutzen. Simics ermöglicht eine frühe und kontinuierliche Systemintegration sowie ein schnelleres Prototyping durch die Verwendung virtueller statt physischer Prototypen. ^{[ 34 ]}

VxWorks wird in Produkten verschiedenster Marktsegmente eingesetzt: Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automobilindustrie, Industrie (z. B. Robotik), Unterhaltungselektronik, Medizintechnik und Netzwerktechnik. ^{[ 6 ]} Mehrere namhafte Produkte nutzen VxWorks auch als Onboard-Betriebssystem. ^{[ 35 ]}

Raumfahrzeug

• Der Mars- Rover 2020 ^{[ 36 ]}
• Der Mars Reconnaissance Orbiter ^{[ 37 ]}
• Das Mars Science Laboratory , auch bekannt als der Rover Curiosity
• NASA-Mars-Rover ( Sojourner , Spirit, Opportunity) ^{[ 37 ]}
• Das Deep Space Program Science Experiment (DSPSE), auch bekannt als Clementine (Raumsonde) ^{[ 38 ],} startete 1994 und nutzte VxWorks 5.1 auf einer MIPS-basierten CPU, die für den Sternentracker und die Bildverarbeitungsalgorithmen zuständig war. Der Einsatz eines kommerziellen Echtzeitbetriebssystems an Bord einer Raumsonde galt damals als experimentell.
• Phoenix- Marslander ^{[ 39 ]}
• Die Raumsonde Deep Impact ^{[ 40 ]}
• Die Mars Pathfinder- Mission ^{[ 41 ]}
• Die NASA- Raumsonde Juno wurde zum Jupiter geschickt ^{[ 42 ].}

Flugzeug

• AgustaWestland Project Zero ^{[ 43 ]}
• Northrop Grumman X-47B Unbemanntes Kampfluftsystem ^{[ 44 ]}
• Airbus A400M Transportflugzeug ^{[ 45 ]}
• Das BAE Systems Tornado Advanced Radar Display Information System (TARDIS) wird im Tornado GR4- Flugzeug der britischen Royal Air Force eingesetzt ^{[ 46 ].}
• Lockheed Martin RQ-170 Sentinel UAV ^{[ 47 ]}
• Boeing 787 ^{[ 48 ]}

Weltraumteleskope

• Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop (FGST) ^{[ 49 ]}
• James-Webb-Weltraumteleskop ^{[ 50 ]}

Andere

• Europäisches geostationäres Navigations-Overlay-System (EGNOS) ^{[ 51 ]}
• TacNet Tracker, das robuste Handkommunikationsgerät des Sandia National Laboratory ^{[ 52 ]}
• BAE Systems SCC500TM Serie von Infrarotkamerakernen ^{[ 53 ]}
• Barco CDMS-3000 Steuerungs-, Anzeige- und Managementsystem der nächsten Generation ^{[ 54 ]}

• Toshiba TMPV75 Serie Bilderkennungs-SoCs für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) ^{[ 55 ]}
• Telemetriesystem für Rennwagen von Bosch Motorsports ^{[ 56 ]}
• Hyundai Mobis IVI-System ^{[ 57 ]}
• Telemetrie-Logger und GENIVI-kompatibles Infotainmentsystem von Magneti Marelli ^{[ 58 ]}
• BMW iDrive 2.0 (2003-2008) ^{[ 37 ]}
• Siemens VDO Kfz-Navigationssysteme ^{[ 59 ]}
• Die meisten elektronischen Steuergeräte der Renault Trucks T- , K- und C- Lkw.
• Europäische Volkswagen RNS 510 Navigationssysteme

• TP-Link RE190 WLAN-Repeater
• Apple Airport Extreme ^{[ 37 ]}
• AMX NetLinx- Controller (NI-xx00/x00) ^{[ 60 ] [ 61 ]}
• Brother Drucker
• Drobo Datenspeicherroboter ^{[ 62 ]}
• Honda-Roboter ASIMO ^{[ 63 ]}
• Linksys WRT54G WLAN-Router (Versionen 5.0 und höher) ^{[ 37 ]}
• MacroSystem Casablanca-2 digitaler Videoeditor (Avio, Kron, Prestige, Claro, Renommee, Solitaire)
• Motorolas DCT2500, archiviert am 5. März 2016 in der Wayback Machine , interaktive digitale Set-Top-Box ^{[ 64 ]}
• Mobile Technika MobbyTalk und MobbyTalk253 Telefone ^{[ 65 ]}
• ReplayTV Heim-Digitalvideorekorder ^{[ 66 ]}

Industrieroboter

• ABB Industrieroboter ^{[ 67 ]}
• Das C5G-Robotikprojekt von Comau ^{[ 68 ]}
• KUKA Industrieroboter ^{[ 69 ]}
• Stäubli Industrieroboter ^{[ 70 ]}
• Industrieroboter der Yaskawa Electric Corporation ^{[ 71 ]}
• Comau Robotics SMART5 Industrieroboter ^{[ 72 ]}

Test und Messung

• Teledyne LeCroy WaveRunner LT, WaveRunner2LT und WavePro 900 Oszilloskopserie ^{[ 73 ]}
• Einige Oszilloskope der Serien Tektronix TDS, DPO und MSO ^{[ 74 ]}
• Hexagon Metrology GLOBAL Silver Koordinatenmessgerät (KMG) ^{[ 75 ]}

Transport

• Automatisches Zugsicherungssystem (ATP) von FITSCO ^{[ 76 ]}
• Bombardier HMI410 Zuginformationssystem ^{[ 77 ]}

Controller

• Bachmann M1 Reglersystem ^{[ 78 ]}
• Invensys Foxboro PAC-System ^{[ 79 ]}
• National Instruments CompactRIO 901x, 902x 907x Controller ^{[ 80 ]}
• Emerson-Controller für verteilte Steuerungssysteme
• AMX- Steuerungssystemgeräte
• Das experimentelle Physik- und industrielle Steuerungssystem (EPICS) ^{[ 81 ]}
• Bosch Rexroth Industrielle Anzugssteuerungssysteme ^{[ 82 ]}
• MCE iBox Aufzugssteuerung ^{[ 83 ]}
• Rockwell Automation SPS – ControlLogix, CompactLogix, diverse Kommunikationskarten und Servoantriebe
• Industriesteuerung von Schneider Electric
• B&R Automation Runtime

Speichersysteme

• Externe RAID- Controller, die vor 2011 von LSI Corporation /Engenio entwickelt wurden, werden nun von NetApp hergestellt . Sie werden in RDAC -Arrays wie der NetApp E/EF-Serie und OEM-Arrays eingesetzt.
• Fujitsu ETERNUS DX Sx Familie von einheitlichen Datenspeicherarrays

Bildgebung

• Toshiba eBridge-basierte Fotokopiererreihe ^{[ 84 ]}

Andere

• GrandMA Full-Size und Light Konsole von MA Lighting ^{[ 85 ]}

• Varian Medical Systems Truebeam - ein Strahlentherapiegerät zur Behandlung von Krebs ^{[ 86 ]}
• Chirurgischer Generator der Olympus Corporation ^{[ 87 ]}
• BD Biosciences FACSCount HIV/AIDS-Überwachungssystem ^{[ 88 ]}
• Fedegari Autoclavi SpA Thema4 Prozessregler ^{[ 89 ]}
• Sirona Dental Systems : CEREC extraorale Röntgen-CAD/CAM-Systeme ^{[ 90 ]}
• General Electric Healthcare: CT- und MRT-Scanner
• Carl Zeiss Meditec : Humphrey Feldanalysator HFA-II Serie
• Philips MRT-Scanner und C-Bogen-Radiologiegeräte ^{[ 91 ]}

• Arkoon Netzwerksicherheitsgeräte ^{[ 92 ]}
• Ubee Interactives AirWalk EdgePoint ^{[ 93 ]}
• Kontrons ACTA-Prozessorboards ^{[ 94 ]}
• QQTechnologies' QQSG ^{[ 95 ]}
• Ein bedeutender Teil der Telekommunikationsausrüstung von Huawei nutzt VxWorks ^{[ 96 ].}
• BroadLights GPON/PON-Produkte ^{[ 97 ]}
• InterSKY von Shiron Satellite Communications
• Sky Pilots SkyGateway, SkyExtender und SkyControl ^{[ 98 ]}
• EtherRaptor-1010 von Raptor Network Technology ^{[ 99 ]}
• CPG-3000 und CPX-5000 Router von Siemens ^{[ 100 ]}
• Nokia Solutions and Networks FlexiPacket-Serie Mikrowellentechnikprodukt ^{[ 101 ]}
• Acme Packet Net-Net Serie von Session Border Controllern ^{[ 102 ]}
• Alcatel-Lucent IP Touch 40x8 IP-Tischtelefone
• Avaya ERS 8600 ^{[ 103 ]}
• Avaya IP400 Office
• Cisco CSS-Plattform
• Cisco ONS-Plattform
• Ciena Common Photonic Layer
• Dell PowerConnect Switches, die von Broadcom betrieben werden , mit Ausnahme des neuesten PCT8100, der auf der Linux-Plattform läuft ^{[ 104 ].}
• Ericsson SmartEdge Router (SEOS 11 läuft mit NetBSD 3.0 und VxWorks für Broadcom BCM1480 Version 5.5.1 Kernelversion 2.6) ^{[ 105 ]}
• Hewlett Packard HP 9000 Superdome Guardian Serviceprozessor
• Hirschmann EAGLE20 Industrie-Firewall ^{[ 106 ]}
• HughesNet /Direcway Satelliten-Internetmodems
• Mitel Networks' MiVoice Business (ehemals Mitel Communications Director (MCD)), 3300 ICP Media Gateways und SX-200 und SX-200 ICP ^{[ 107 ]}
• Motorola Solutions MCD5000 IP-Tischsystem
• Motorola SB5100 Kabelmodem
• Motorola Kabelkopfstellenausrüstung einschließlich SEM, NC, OM und anderer Linien
• Nortel CS1000 PBX (ehemals Nortel Meridian 1 (Option 11C, Option 61C, Option 81C))
• Nortel Passport ^{[ 108 ]}
• Radware OnDemand Switches ^{[ 109 ]}
• Samsung DCS und OfficeServ Serien PBX ^{[ 110 ]}
• SonicWALL Firewalls ^{[ 111 ]}
• Thuraya SO-2510 Satellitentelefon und ThurayaModule ^{[ 112 ]}
• Radvision 3G-Kommunikationsgeräte ^{[ 113 ]}
• 3Com NBX-Telefonsysteme ^{[ 114 ]}
• Zhone Technologies Zugangssysteme
• Oracle EAGLE STP-System

Im Juli 2019 veröffentlichte Armis ^{[ 115 ]} eine Studie , die elf kritische Sicherheitslücken aufdeckte. Diese umfassen die Ausführung von Schadcode aus der Ferne , Denial-of-Service- Angriffe, Datenlecks und logische Fehler, die mehr als zwei Milliarden Geräte mit dem Echtzeitbetriebssystem VxWorks betreffen. ^{[ 116 ]} Die Sicherheitslücke ermöglicht es Angreifern, sich über einen Tunnel in ein internes Netzwerk einzunisten und Drucker, Laptops und andere angeschlossene Geräte zu kompromittieren. Auch Firewalls können durch diese Sicherheitslücke umgangen werden. ^{[ 117 ]}

Das System wird von einer ganzen Reihe geschäftskritischer Produkte genutzt , von denen viele nicht ohne Weiteres gepatcht werden könnten. ^{[ 118 ]}

• Liste der Robotik-Software

• Offizielle Website