基于VxWorks的BSP概念設(shè)計和實現(xiàn)

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VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），它采用微內(nèi)核的結(jié)構(gòu)，具有支持多種處理器，豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，良好的兼容性和裁減性等特點，同時具有程序動態(tài)鏈接和的功能。

BSP（BoardSupportPacket——板級支持包）是介于底層硬件和上層軟件之間的底層軟件開發(fā)包，它主要功能為屏蔽硬件，提供操作系統(tǒng)的驅(qū)動及硬件驅(qū)動，具體功能包括：

單板硬件初始化，主要是CPU的初始化，為整個軟件系統(tǒng)提供底層硬件支持；

為操作系統(tǒng)提供設(shè)備驅(qū)動程序和系統(tǒng)中斷服務(wù)程序；

定制操作系統(tǒng)的功能，為軟件系統(tǒng)提供一個實時多任務(wù)的運行環(huán)境；

初始化操作系統(tǒng)，為操作系統(tǒng)的正常運行做好準備；

BSP文件在works/target/config/all和works/target/config/bspname文件夾里。其中，all文件夾里的文件是所有BSP的通用文件，bspname文件夾的文件是用戶自己定制的BSP文件。

經(jīng)過編譯、鏈接，并在makefile和depend.bspname等文件的控制下，原程序?qū)⑸社R像。VxWorks的鏡像可分為兩類：可鏡像和可引導(dǎo)鏡像。

鏡像就是像照鏡子一樣。我們一般說的鏡像是指給系統(tǒng)作個ghost鏡像。這樣可以在很短時間，很方便的還原出一個完整的系統(tǒng)來。鏡像可以說是一種文件，比如iso,gho都屬于鏡像文件，鏡像文件可以直接刻錄到光盤中，也可以用虛擬光驅(qū)打開。

鏡像文件的應(yīng)用范圍比較廣泛，常見的應(yīng)用就是數(shù)據(jù)備份（如軟盤和光盤）。隨著寬帶網(wǎng)的普及，有些網(wǎng)站也有了ISO格式的文件，方便了軟件光盤的制作與傳遞。常見的鏡像文件格式有ISO、BIN、IMG、TAO、DAO、CIF、FCD。還有一個常識就是正版用的人多了就成了盜版了，正版用戶每人有一個正版序列號，主要用于升級和打補丁，所以鏡像和正版不能劃等號，主要是要有序列號。當然據(jù)傳正版鏡像會比盜版穩(wěn)定一點，據(jù)傳而已，另外還有和虛擬光驅(qū)關(guān)聯(lián)的鏡像文件。

可鏡像（LoadableImage）：實際包括兩部分，一是Works，二是bootROM，兩部分是獨立創(chuàng)建的。其中bootROM包括被壓縮的bootROM鏡像（bootrom）、非壓縮的bootROM鏡像（bootrom_uncmp）和駐留ROM的bootROM鏡像（bootrom_res）三種類型；

可引導(dǎo)鏡像（BootableImage）：是將引導(dǎo)程序和Works融為一體的鏡像，它常常是終產(chǎn)品，包括不駐留ROM的鏡像和駐留ROM的鏡像兩種類型。

VxWorks系統(tǒng)啟動流程

VxWorks是美國WindRiverSystem公司（以下簡稱風(fēng)河公司，即WRS公司）推出的一個實時操作系統(tǒng)。Tornado是WRS公司推出的一套實時操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，類似MicrosoftVisualC，但是提供了更豐富的調(diào)試、仿真環(huán)境和工具。

VxWorks提供了一個快速靈活的與ANSIC兼容的I/O系統(tǒng)，包括UNIX標準的BasicI/O（creat（），remove（），open（），close（），read（），write（），andioctl（）。），BufferI/O（fopen（），fclose（），fread（），fwrite（），getc（），putc（））以及POSIX標準的異步I/O。VxWorks包括以下驅(qū)動程序：網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動、管道驅(qū)動、RAM盤驅(qū)動、SCSI驅(qū)動、鍵盤驅(qū)動、顯示驅(qū)動、磁盤驅(qū)動、并口驅(qū)動等

一般來說，所有處理器的VxWorks系統(tǒng)啟動流程都是相似的，但有些處理器會有一些特殊的步驟，而另一些處理器會跳過幾個步驟。

BSP的開發(fā)過程

建立開發(fā)環(huán)境

主要是以目標板CPU的BSP文件為模板，在ornadoargetconfig目錄下創(chuàng)建用戶的BSP目錄bspname，把ornadoargetconfigall下的文件和BSP模板文件拷貝到該目錄下，根據(jù)具體情況選擇合適的VxWorks鏡像類型。

修改模板程序

Makefile

Makefile文件控制鏡像的創(chuàng)建，在Makefile文件里使用了將近135個宏，簡單的Makefile文件要包含以下的宏：

·CPU：目標板CPU的類型；

·TOOL：主機的make工具，為GNU；

·TGT_DIR：target路徑，默認為$（WIND_BASE）/target；

·TARGET_DIR：BSP目錄名；

·VENDER：目標板生產(chǎn)商名；

·BOARD：目標板名；

·ROM_TEXT_ADRS：bootROM的入口地址（以16進制表示，并且與config.h文件定義相同）；

·MACH_EXTRA：擴展文件，用戶可以加入自己的目標模塊；

·除此以外，Makefile文件還需要包括以下文件：

·$（TGT_DIR）/h/make/defs.bsp：Vxworks系統(tǒng)運行的標準變量定義；

·$（TGT_DIR）/h/make/make.$（CPU）$（TOOL）：提供了特別的目標機結(jié)構(gòu)和一套編譯工具，如make.ARM7TDMI_Tgnu；

·$（TGT_DIR）/h/make/defs.$（WIND_HOST_TYPE）：提供了與主機系統(tǒng)有關(guān)的定義；

·如果沒有用all目錄下的文件而是拷貝到bspname下修改并使用，需要定義與這些文件有關(guān)的宏，如

BOOTINIT=bootInit.c

這樣在創(chuàng)建鏡像時就不會用all目錄下的文件而使用bspname目錄下的相應(yīng)文件了；

·在Makefile文件里凡是16進制數(shù)前面都無需加“0x”；

bspname.h

根據(jù)具體目標板設(shè)置串行接口、時鐘以及I/O設(shè)備等。在該文件中必須包含以下內(nèi)容：

·中斷向量/級別

·I/O設(shè)備地址

·設(shè)備寄存器位的含義

·系統(tǒng)和附加時鐘參數(shù)（和速率）

config.h

根據(jù)目標板的具體情況配置宏定義，注意ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、RAM_LOW_ADRS、RAM_HIGH_ADRS要與Makefile文件里定義的一致，LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS和LOCAL_MEM_SIZE要正確。

romInit.s

這是系統(tǒng)上電后運行的個程序，根據(jù)具體目標板對寄存器和CPU進行設(shè)置；以CPU為ARM7TDMI為例，romInit.s需要進行的工作有：

·保存啟動方式：對于冷啟動，如果CPU配置的是HIGHVECTORS，就設(shè)置入口地址為0xFFFF0000，否則設(shè)置入口地址為0x00000000；

·屏蔽中斷：通過設(shè)置cpsr的I_BIT和F_BIT都為1來實現(xiàn)，還要設(shè)置中斷寄存器為關(guān)模式，同時設(shè)定運行模式為SVC32模式；

·初始化堆棧指針pc和sp：堆棧指針sp指向STACK_ADRS，這個宏的定義為當鏡像為駐留ROM時，該宏值為_sdata，當鏡像為非駐留ROM時該宏值為_romInit，這兩個地址經(jīng)過地址映射后都指向被拷貝鏡像在RAM的目標地址；

·初始化cache，屏蔽cache；

·根據(jù)具體目標板的需要初始化其他寄存器；

·指針跳轉(zhuǎn)到romStart（）函數(shù)并執(zhí)行；

sysALib.s

與romInit.s文件實現(xiàn)的功能相似，但如果在romInit.s文件里對DRAM和內(nèi)存控制器進行了初始化在這里不再進行這項工作；

創(chuàng)建VxWorks鏡像

根據(jù)具體需要在命令行環(huán)境下利用Makefile創(chuàng)建各種鏡像，也可以在Tornado的集成環(huán)境下Build菜單中選擇BuildBootROM來創(chuàng)建各種類型的BootROM；

結(jié)語

我們已經(jīng)利用基于VxWorks的BSP開發(fā)包成功的進行了線纜調(diào)制解調(diào)器的底層軟件開發(fā)。在開發(fā)過程中深感BSP在整個系統(tǒng)軟件中的重要性——沒有正確的BSP軟件，整個系統(tǒng)的啟動和運行也不會正