VxWorks是美國Wind River公司開發(fā)的嵌入式實時操作系統(tǒng)，具有高性能、可裁減性好等特點，能支持多種微處理器(如PowerPC、X85、ARM、SPARC)；自問世以來，以其良好的町靠性和卓越的實時性被廣泛地應(yīng)用于通信、航空、航天等高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)域中。BSP(Board Support Package，板級支持包)的作用是針對特殊的硬件平臺，為操作系統(tǒng)內(nèi)核提供操作接口，使操作系統(tǒng)能夠獨立于底層硬件。對上層應(yīng)用屏蔽具體硬件，VxWorks的高可移植性就是通過BSP實現(xiàn)的。AT91RM9200是Atmel公司生產(chǎn)的一款A(yù)RM9核芯片，本文重點介紹將VxWorks移植到該芯片過程中BSP的定制過程。

1 BSP概念

BSP通常是指針對具體的硬件平臺，用戶所編寫的啟動代碼和部分設(shè)備驅(qū)動程序的集合。它所實現(xiàn)的功能包括初始化和驅(qū)動部分設(shè)備。最基本的BSP僅需要支持處理器復(fù)位、初始化、驅(qū)動串口和必要的時鐘處理。BSP是相對于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對應(yīng)不同形式的BSP，因此，在寫B(tài)SP時一定要按照要求的操作系統(tǒng)對BSP的定義形式來寫。在VxWorks系統(tǒng)中，BSP是介于底層硬件環(huán)境和VxWorks之間的一個軟件接口，它的主要功能是系統(tǒng)加電后初始化目標(biāo)機(jī)硬件和VxWorks，并提供部分硬件驅(qū)動程序。BSP在VxWorks系統(tǒng)中的層次關(guān)系如圖1所示。



BSP為各種板卡的硬件功能提供了統(tǒng)一的軟件接口，包括硬件初始化、中斷的捕捉和處理、硬件時鐘和定時器管理、內(nèi)存地址映射，以及內(nèi)存分配等。每個BSP還包括一個ROM啟動或其他啟動機(jī)制。

2 VxWorks的引導(dǎo)過程

在編寫B(tài)SP之前，首先要了解整個系統(tǒng)的啟動過程。VxWorks的映像由代碼段、數(shù)據(jù)段和BSS段3部分組成。VxWotks內(nèi)核可以分為3種：可加載類型映像、基于ROM的VxWorks映像和RoM駐留型映像。這3種類型的映像組織是不一樣的，因此啟動過程有所區(qū)別。

可加載映像包括VxWorks和Boot ROM兩部分內(nèi)容，兩部分是獨立創(chuàng)建的。首先，由系統(tǒng)引導(dǎo)代碼把ROM引導(dǎo)程序搬到RAM_HIGH_ADRS。然后，ROM引導(dǎo)程序開始運行，將VxWorks映像加載到RAM_LOW_ADRS，之后跳轉(zhuǎn)到VxWorks映像裝入點。

基于ROM的VxWorks映像在BSP初始化時，會把lmage完全搬到RAM中執(zhí)行，包括代碼段和數(shù)據(jù)段。在拷貝執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)控制權(quán)轉(zhuǎn)移給RAM中VxWorks映像的初始化代碼。

ROM駐留型映像只是將ROM中VxWorks映像的數(shù)據(jù)段和BSS段拷貝到RAM中，完成后系統(tǒng)控制權(quán)轉(zhuǎn)移給ROM／Flash里VxWorks映像的初始化代碼，代碼段留在ROM中并在ROM中運行。在ROM中運行的VxWorks映像主要足為了節(jié)省RAM空間，帶來的不利則是運行速度慢。

圖2和圖3分別是下載型和ROM型VxWorks映像的初始化流程。



下面以ROM型VxWorks內(nèi)核啟動流程為例，說明各文件的作用：

romlnit()保存啟動類型，屏蔽中斷；初始化內(nèi)存和寄存器，屏蔽Cache；初始化CPU，將堆棧指針定位于被拷貝Boot ROM映像在RAM的地址；跳到romStart()。

roraStart()根據(jù)不同的映像類型將VxWorks映像的不同部分解壓縮<如果需要)并加載到RAM中。

usrInit() 對VxWorks映像的BSS段清零；調(diào)用intVecBaseSet()設(shè)置中斷矢量基地址表；調(diào)用excVecInit()初始化異常中斷矢量；調(diào)用sysHwInit()初始化系統(tǒng)硬件；調(diào)用usrKernelInit()初始化wind內(nèi)核；調(diào)用kernellnit()啟動wind內(nèi)核，啟動usrRoot()任務(wù)。

usrRoot()設(shè)置操作系統(tǒng)時鐘，創(chuàng)建設(shè)備，安裝驅(qū)動，調(diào)用sysHwInit2()安裝系統(tǒng)時鐘和輔助時鐘中斷以及串口等設(shè)備的中斷，初始化I／O、文件系統(tǒng)、調(diào)用應(yīng)用程序。

3 VxWorks在AT91RM9200上的BSP設(shè)計

3.1 AT91RM9200簡介

AT91RM9200的片上資源包括：ARM920T處理器棱、16KB的內(nèi)部SRAM和128KB的內(nèi)部ROM存儲器；支持SDRAM、SRAM、Burst Flash和CompactFlash、SmartMedia以及NANDFlash的無縫連接；16KB的數(shù)據(jù)Cache，16KB的指令Cache，完全可編程的外部總線接口EBI，4個32位的PIO控制器可以達(dá)到122個可編程I／O引腳(每個都有輸入控制、可中斷及開路的輸出能力)；帶有8個優(yōu)先級、可單獨屏蔽中斷源的先進(jìn)中斷控制器、6組硬件定時器、4個通用同步／異步收發(fā)器USART。

3．2 BSP中幾個重要文件的修改

由于AT91RM9200的內(nèi)核是ARM920T，所以BSP文件主要在VxWorks編澤環(huán)境Tornado的目錄target／config／all和target／config／integrator920t文件夾里。其中，a11文件夾里的文件對于絕大多數(shù)BSP都是共用的，一般來說不需要修改，特別是“configAll．h”；integrator920t文件夾里的文件就是所要編寫的BSP文件，這些文件往往與系統(tǒng)硬件密切相關(guān)。

3.2.1 修改Makeflie

Makefile文件定義編譯和鏈接整個BSP的規(guī)則，如編譯工具的選擇、編譯選項和包含文件路徑等；控制生成VxWorks映像文件的類型，同時含有存儲區(qū)大小的信息，對于存儲區(qū)大小信息的改動必須與Config．h的對應(yīng)改動同步。有些參數(shù)需在該文件中定義，如處理器類型、編譯工具、目標(biāo)地址等。下面介紹一些須修改的參數(shù)和地址：



3.2.2 修改Config.h

Config．h文件包含了所有頭文件和與CPU相關(guān)的特殊定義。VxWorks內(nèi)核組件的配置由Config．h文件定義。Config．h中的主要修改內(nèi)容有定義引導(dǎo)行和修改地址。

(1)定義引導(dǎo)行



其中，mac(O，0)為AT91RM9200芯片中的EMAC設(shè)備；host為主機(jī)名；VxWorks為要下載的文件名；h為主機(jī)IP地址；e為目標(biāo)板IP地址；u為用戶名；pw為密碼；tn為目標(biāo)板名稱。

(2)修改地址

該文件中的地址定義，如ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、RAM_LOW_ADR、SRAM_HIGH_SIZE等要與Makefik文件中的相關(guān)定義一致。本設(shè)計中代碼段存儲在連接ARM芯片外部片選CSO上的Flash里面，基地址為Oxl0000000，因此．定義如下：



VxWorks的缺省配置由configAll．h來確定。一般來說，缺省配置的設(shè)置與自行開發(fā)的硬件系統(tǒng)的配置不同，用戶可通過Cotlfig．h來改變?nèi)笔∨渲谩Ｓ脩繇毑榭碿onfigAll.h，并在Config．h中將不需要的軟硬件配置和初始化去掉。例如，缺省配置中一般包含浮點處理器，而AT9lRM9200中沒有浮點寄存器，因此就要刪掉相關(guān)配置。