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标题：VxWorks在AT91RM9200上的BSP设计
1楼
wangxinxin 发表于：2010-12-1 10:42:00VxWorks是美国Wind River公司开发的嵌入式实时操作系统，具有高性能、可裁减性好等特点，能支持多种微处理器(如PowerPC、X85、ARM、SPARC)；自问世以来，以其良好的町靠性和卓越的实时性被广泛地应用于通信、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中。BSP(Board Support Package，板级支持包)的作用是针对特殊的硬件平台，为操作系统内核提供操作接口，使操作系统能够独立于底层硬件。对上层应用屏蔽具体硬件，VxWorks的高可移植性就是通过BSP实现的。AT91RM9200是Atmel公司生产的一款ARM9核芯片，本文重点介绍将VxWorks移植到该芯片过程中BSP的定制过程。
1 BSP概念
BSP通常是指针对具体的硬件平台，用户所编写的启动代码和部分设备驱动程序的集合。它所实现的功能包括初始化和驱动部分设备。最基本的BSP仅需要支持处理器复位、初始化、驱动串口和必要的时钟处理。BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应不同形式的BSP，因此，在写BSP时一定要按照要求的操作系统对BSP的定义形式来写。在VxWorks系统中，BSP是介于底层硬件环境和VxWorks之间的一个软件接口，它的主要功能是系统加电后初始化目标机硬件和VxWorks，并提供部分硬件驱动程序。BSP在VxWorks系统中的层次关系如图1所示。
BSP为各种板卡的硬件功能提供了统一的软件接口，包括硬件初始化、中断的捕捉和处理、硬件时钟和定时器管理、内存地址映射，以及内存分配等。每个BSP还包括一个ROM启动或其他启动机制。
2 VxWorks的引导过程
在编写BSP之前，首先要了解整个系统的启动过程。VxWorks的映像由代码段、数据段和BSS段3部分组成。VxWotks内核可以分为3种：可加载类型映像、基于ROM的VxWorks映像和RoM驻留型映像。这3种类型的映像组织是不一样的，因此启动过程有所区别。
可加载映像包括VxWorks和Boot ROM两部分内容，两部分是独立创建的。首先，由系统引导代码把ROM引导程序搬到RAM_HIGH_ADRS。然后，ROM引导程序开始运行，将VxWorks映像加载到RAM_LOW_ADRS，之后跳转到VxWorks映像装入点。
基于ROM的VxWorks映像在BSP初始化时，会把lmage完全搬到RAM中执行，包括代码段和数据段。在拷贝执行完毕后，系统控制权转移给RAM中VxWorks映像的初始化代码。
ROM驻留型映像只是将ROM中VxWorks映像的数据段和BSS段拷贝到RAM中，完成后系统控制权转移给ROM／Flash里VxWorks映像的初始化代码，代码段留在ROM中并在ROM中运行。在ROM中运行的VxWorks映像主要足为了节省RAM空间，带来的不利则是运行速度慢。
图2和图3分别是下载型和ROM型VxWorks映像的初始化流程。
下面以ROM型VxWorks内核启动流程为例，说明各文件的作用：
romlnit()保存启动类型，屏蔽中断；初始化内存和寄存器，屏蔽Cache；初始化CPU，将堆栈指针定位于被拷贝Boot ROM映像在RAM的地址；跳到romStart()。
roraStart()根据不同的映像类型将VxWorks映像的不同部分解压缩<如果需要)并加载到RAM中。
usrInit() 对VxWorks映像的BSS段清零；调用intVecBaseSet()设置中断矢量基地址表；调用excVecInit()初始化异常中断矢量；调用sysHwInit()初始化系统硬件；调用usrKernelInit()初始化wind内核；调用kernellnit()启动wind内核，启动usrRoot()任务。
usrRoot()设置操作系统时钟，创建设备，安装驱动，调用sysHwInit2()安装系统时钟和辅助时钟中断以及串口等设备的中断，初始化I／O、文件系统、调用应用程序。
3 VxWorks在AT91RM9200上的BSP设计
3.1 AT91RM9200简介
AT91RM9200的片上资源包括：ARM920T处理器棱、16KB的内部SRAM和128KB的内部ROM存储器；支持SDRAM、SRAM、Burst Flash和CompactFlash、SmartMedia以及NANDFlash的无缝连接；16KB的数据Cache，16KB的指令Cache，完全可编程的外部总线接口EBI，4个32位的PIO控制器可以达到122个可编程I／O引脚(每个都有输入控制、可中断及开路的输出能力)；带有8个优先级、可单独屏蔽中断源的先进中断控制器、6组硬件定时器、4个通用同步／异步收发器USART。
3．2 BSP中几个重要文件的修改
由于AT91RM9200的内核是ARM920T，所以BSP文件主要在VxWorks编泽环境Tornado的目录target／config／all和target／config／integrator920t文件夹里。其中，a11文件夹里的文件对于绝大多数BSP都是共用的，一般来说不需要修改，特别是“configAll．h”；integrator920t文件夹里的文件就是所要编写的BSP文件，这些文件往往与系统硬件密切相关。
3.2.1 修改Makeflie
Makefile文件定义编译和链接整个BSP的规则，如编译工具的选择、编译选项和包含文件路径等；控制生成VxWorks映像文件的类型，同时含有存储区大小的信息，对于存储区大小信息的改动必须与Config．h的对应改动同步。有些参数需在该文件中定义，如处理器类型、编译工具、目标地址等。下面介绍一些须修改的参数和地址：
3.2.2 修改Config.h
Config．h文件包含了所有头文件和与CPU相关的特殊定义。VxWorks内核组件的配置由Config．h文件定义。Config．h中的主要修改内容有定义引导行和修改地址。
(1)定义引导行
其中，mac(O，0)为AT91RM9200芯片中的EMAC设备；host为主机名；VxWorks为要下载的文件名；h为主机IP地址；e为目标板IP地址；u为用户名；pw为密码；tn为目标板名称。
(2)修改地址
该文件中的地址定义，如ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、RAM_LOW_ADR、SRAM_HIGH_SIZE等要与Makefik文件中的相关定义一致。本设计中代码段存储在连接ARM芯片外部片选CSO上的Flash里面，基地址为Oxl0000000，因此．定义如下：
VxWorks的缺省配置由configAll．h来确定。一般来说，缺省配置的设置与自行开发的硬件系统的配置不同，用户可通过Cotlfig．h来改变缺省配置。用户须查看configAll.h，并在Config．h中将不需要的软硬件配置和初始化去掉。例如，缺省配置中一般包含浮点处理器，而AT9lRM9200中没有浮点寄存器，因此就要删掉相关配置。
1 BSP概念
BSP通常是指针对具体的硬件平台，用户所编写的启动代码和部分设备驱动程序的集合。它所实现的功能包括初始化和驱动部分设备。最基本的BSP仅需要支持处理器复位、初始化、驱动串口和必要的时钟处理。BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应不同形式的BSP，因此，在写BSP时一定要按照要求的操作系统对BSP的定义形式来写。在VxWorks系统中，BSP是介于底层硬件环境和VxWorks之间的一个软件接口，它的主要功能是系统加电后初始化目标机硬件和VxWorks，并提供部分硬件驱动程序。BSP在VxWorks系统中的层次关系如图1所示。
BSP为各种板卡的硬件功能提供了统一的软件接口，包括硬件初始化、中断的捕捉和处理、硬件时钟和定时器管理、内存地址映射，以及内存分配等。每个BSP还包括一个ROM启动或其他启动机制。
2 VxWorks的引导过程
在编写BSP之前，首先要了解整个系统的启动过程。VxWorks的映像由代码段、数据段和BSS段3部分组成。VxWotks内核可以分为3种：可加载类型映像、基于ROM的VxWorks映像和RoM驻留型映像。这3种类型的映像组织是不一样的，因此启动过程有所区别。
可加载映像包括VxWorks和Boot ROM两部分内容，两部分是独立创建的。首先，由系统引导代码把ROM引导程序搬到RAM_HIGH_ADRS。然后，ROM引导程序开始运行，将VxWorks映像加载到RAM_LOW_ADRS，之后跳转到VxWorks映像装入点。
基于ROM的VxWorks映像在BSP初始化时，会把lmage完全搬到RAM中执行，包括代码段和数据段。在拷贝执行完毕后，系统控制权转移给RAM中VxWorks映像的初始化代码。
ROM驻留型映像只是将ROM中VxWorks映像的数据段和BSS段拷贝到RAM中，完成后系统控制权转移给ROM／Flash里VxWorks映像的初始化代码，代码段留在ROM中并在ROM中运行。在ROM中运行的VxWorks映像主要足为了节省RAM空间，带来的不利则是运行速度慢。
图2和图3分别是下载型和ROM型VxWorks映像的初始化流程。
下面以ROM型VxWorks内核启动流程为例，说明各文件的作用：
romlnit()保存启动类型，屏蔽中断；初始化内存和寄存器，屏蔽Cache；初始化CPU，将堆栈指针定位于被拷贝Boot ROM映像在RAM的地址；跳到romStart()。
roraStart()根据不同的映像类型将VxWorks映像的不同部分解压缩<如果需要)并加载到RAM中。
usrInit() 对VxWorks映像的BSS段清零；调用intVecBaseSet()设置中断矢量基地址表；调用excVecInit()初始化异常中断矢量；调用sysHwInit()初始化系统硬件；调用usrKernelInit()初始化wind内核；调用kernellnit()启动wind内核，启动usrRoot()任务。
usrRoot()设置操作系统时钟，创建设备，安装驱动，调用sysHwInit2()安装系统时钟和辅助时钟中断以及串口等设备的中断，初始化I／O、文件系统、调用应用程序。
3 VxWorks在AT91RM9200上的BSP设计
3.1 AT91RM9200简介
AT91RM9200的片上资源包括：ARM920T处理器棱、16KB的内部SRAM和128KB的内部ROM存储器；支持SDRAM、SRAM、Burst Flash和CompactFlash、SmartMedia以及NANDFlash的无缝连接；16KB的数据Cache，16KB的指令Cache，完全可编程的外部总线接口EBI，4个32位的PIO控制器可以达到122个可编程I／O引脚(每个都有输入控制、可中断及开路的输出能力)；带有8个优先级、可单独屏蔽中断源的先进中断控制器、6组硬件定时器、4个通用同步／异步收发器USART。
3．2 BSP中几个重要文件的修改
由于AT91RM9200的内核是ARM920T，所以BSP文件主要在VxWorks编泽环境Tornado的目录target／config／all和target／config／integrator920t文件夹里。其中，a11文件夹里的文件对于绝大多数BSP都是共用的，一般来说不需要修改，特别是“configAll．h”；integrator920t文件夹里的文件就是所要编写的BSP文件，这些文件往往与系统硬件密切相关。
3.2.1 修改Makeflie
Makefile文件定义编译和链接整个BSP的规则，如编译工具的选择、编译选项和包含文件路径等；控制生成VxWorks映像文件的类型，同时含有存储区大小的信息，对于存储区大小信息的改动必须与Config．h的对应改动同步。有些参数需在该文件中定义，如处理器类型、编译工具、目标地址等。下面介绍一些须修改的参数和地址：
3.2.2 修改Config.h
Config．h文件包含了所有头文件和与CPU相关的特殊定义。VxWorks内核组件的配置由Config．h文件定义。Config．h中的主要修改内容有定义引导行和修改地址。
(1)定义引导行
其中，mac(O，0)为AT91RM9200芯片中的EMAC设备；host为主机名；VxWorks为要下载的文件名；h为主机IP地址；e为目标板IP地址；u为用户名；pw为密码；tn为目标板名称。
(2)修改地址
该文件中的地址定义，如ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、RAM_LOW_ADR、SRAM_HIGH_SIZE等要与Makefik文件中的相关定义一致。本设计中代码段存储在连接ARM芯片外部片选CSO上的Flash里面，基地址为Oxl0000000，因此．定义如下：
VxWorks的缺省配置由configAll．h来确定。一般来说，缺省配置的设置与自行开发的硬件系统的配置不同，用户可通过Cotlfig．h来改变缺省配置。用户须查看configAll.h，并在Config．h中将不需要的软硬件配置和初始化去掉。例如，缺省配置中一般包含浮点处理器，而AT9lRM9200中没有浮点寄存器，因此就要删掉相关配置。
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