基于S3C2440平臺(tái)上的Vxworks BSP的移植

　引 言
　　美國(guó)WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的VxWorks操作系統(tǒng)是一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式操作系統(tǒng)的典型代表，它的高可靠性、可剪裁性、強(qiáng)實(shí)時(shí)性被廣泛的應(yīng)用在軍事、通信、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。BSP（Board Support Package）在VxWorks操作系統(tǒng)中起到了部分接口的驅(qū)動(dòng)和硬件初始化的作用，它是生成bootrom和VxWorks映像文件的前提，而S3C2440是Samsung公司設(shè)計(jì)的ARM920T系列的核心處理器，是嵌入式領(lǐng)域比較常用的ARM處理器。因此，研究基于S3C2440平臺(tái)上的Vxworks BSP移植具有重要的意義。本文就BSP的概念、BSP移植過(guò)程中重點(diǎn)修改的幾個(gè)文件、串口和網(wǎng)口驅(qū)動(dòng)以及BSP的調(diào)試和仿真做詳細(xì)的介紹。
　　BSP概述
　　VxWorks操作系統(tǒng)將所有硬件的功能函數(shù)分別放到一系列庫(kù)中，這些庫(kù)就被稱(chēng)為板級(jí)支持包BSP。BSP是連接VxWorks操作系統(tǒng)與硬件平臺(tái)的一個(gè)接口軟件包，在引導(dǎo)系統(tǒng)、支持系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中扮演著重要的角色，首先，通過(guò)BSP可以生成引導(dǎo)操作系統(tǒng)的bootrom；其次，引導(dǎo)行工程的建立基礎(chǔ)就是BSP；最后，BSP具有與用戶(hù)交互的作用，可以提供一個(gè)基礎(chǔ)的硬件調(diào)試環(huán)境。BSP還可以使VxWorks運(yùn)行于特定的硬件平臺(tái)，如ARM、PPC、X86等，它包含了一系列與硬件相關(guān)的函數(shù)，完成針對(duì)硬件的基本輸入與輸出操作，可以使上層程序員在不用熟悉硬件的情況下進(jìn)行編程。例如，一般它完成以下操作：目標(biāo)板硬件初始化、內(nèi)存控制器初始化、堆棧初始化、外圍設(shè)備初始化（I/O、Interrupt……）、異常向量處理、CACHE操作、硬件設(shè)備的底層驅(qū)動(dòng)、定時(shí)器驅(qū)動(dòng)、串口驅(qū)動(dòng)、END網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)、FLASH驅(qū)動(dòng)、LCD驅(qū)動(dòng)等。
　　BSP在嵌入式系統(tǒng)中扮演的角色，很類(lèi)似于在PC系統(tǒng)中的BIOS和驅(qū)動(dòng)程序的地位。圖1中包括了VxWorks操作系統(tǒng)的各種組件，指明了BSP在整個(gè)系統(tǒng)中所處的地位和作用。
　　VxWorks在S3C2440上的BSP設(shè)計(jì)
　　S3C2440簡(jiǎn)介
　　移植目標(biāo)機(jī)的硬件配置具體如下：處理器S3C2440，采用ARM920T內(nèi)核，內(nèi)存大小64M；NAND Flash大小為128M；
　　NOR Flash大小為2M；3路URAT；2路SPI；IIC總線(xiàn)接口；網(wǎng)卡：DM9000，10/100M的自適應(yīng)。
　　
　　圖1 BSP在嵌入式系統(tǒng)中的位置框圖
　　BSP的移植過(guò)程
　　要進(jìn)行BSP的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，最好有一個(gè)可參考的模板，由于Samsung S3C2440A的內(nèi)核是ARM920T，所以參考的模板選擇Tornado for arm 的integrator920t。BSP文件主要在VxWorks編譯環(huán)境Tornado的目錄target/config/all和target/config/integrator920t文件夾中。其中，all文件夾里的文件對(duì)于絕大多數(shù)BSP都是共用的，一般來(lái)說(shuō)不用怎么修改，重點(diǎn)是修改integrator920文件夾下的幾個(gè)文件，這主要是指makefile、config.h、rominit.s和sysLib.c中相關(guān)部分的修改，另外添加了串口驅(qū)動(dòng)和DM9000的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)。
　　修改Makefile文件
　　Makefile的兩個(gè)主要功能就是提供文件之間的依賴(lài)關(guān)系和目標(biāo)文件生成方法，定義編譯和鏈接整個(gè)BSP的規(guī)則，在makefile文件中有一些參數(shù)已經(jīng)在config.h文件中定義過(guò)了，但是必須保證兩處的定義一致，否則會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。下面介紹一些需要修改的參數(shù)：
　　CPU：描述目標(biāo)板的處理器類(lèi)型，設(shè)計(jì)中為ARMARCH4；
　　TOOL：該參數(shù)用來(lái)選擇編譯工具，VxWorks中可使用GNU和DIAB兩種，設(shè)計(jì)中用GNU編譯器來(lái)編譯目標(biāo)代碼；
　　TGT_DIR：默認(rèn)設(shè)置為$（WIND_BASE）/target；
　　TARGET_DIR：默認(rèn)為BSP所在的目錄，設(shè)計(jì)中為mini2440；
　　VENDOR：板卡生產(chǎn)商的名稱(chēng)，設(shè)計(jì)中為HITSAT；
　　BOARD：板卡的名稱(chēng)，設(shè)計(jì)中為OMU；
　　ROM_SIZE：ROM或Flash的大?。ㄊM(jìn)制）；
　　RAM_LOW_ADRS：VxWorks在RAM中的起始地址，即入口地址；
　　RAM_HIGH_ADRS：非駐留ROM內(nèi)核的啟動(dòng)程序加載地址。關(guān)于入口地址和高位地址的指定需參考硬件的RAM組織。
　　該文件下其余的設(shè)置和定義都與模板中的一致。
　　修改config.h
　　config.h文件是BSP軟件中比較重要的一個(gè)文件，VxWorks內(nèi)核組件的配置可以通過(guò)config.h文件來(lái)定義。config.h文件包含了所有頭文件和CPU相關(guān)的特殊定義，config.h文件中的配置參數(shù)是在configAll.h文件內(nèi)容的基礎(chǔ)上根據(jù)開(kāi)發(fā)板的硬件資源設(shè)置的，其中包括定義引導(dǎo)行、修改存儲(chǔ)空間的地址等。下面詳細(xì)介紹config.h文件中修改的部分配置參數(shù)：
　?。?）定義引導(dǎo)行
　　#define DEFAULT_BOOT_LINE “dm（0，0） zwj-PC:d：\VxWorks h=192.168.0.1 e=192.168.0.2 u=zwjhjj pw=zwjfile tn=mini2440”
　　其中：dm（0，0）為boot device，即啟動(dòng)設(shè)備映像；
　　zwj-PC為host name，即主機(jī)名；
　　d：\VxWorks為file name，即要下載的VxWorks鏡像文件路徑；
　　h=192.168.0.1為主機(jī)IP地址；
　　e=192.168.0.2為目標(biāo)板IP地址；
　　u=zwjhjj為FTP登陸時(shí)的用戶(hù)名；
　　pw=zwjfile為FTP登陸時(shí)的密碼；
　　tn=mini2440為目標(biāo)板名稱(chēng)。
　?。?）修改地址
　　對(duì)目標(biāo)板存儲(chǔ)區(qū)配置參數(shù)的修改時(shí)一定要注意：該文件中地址定義，如ROM-TEXT-ADRS、ROM-SIZE、RAM-LOW-ADR、SRAM-HIGH-SIZE等要與Makefile文件中的相關(guān)定義一致。根據(jù)實(shí)際CPU以及外擴(kuò)存儲(chǔ)器的大小來(lái)確定目標(biāo)板內(nèi)存。
　　#define LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS 0x30000000 / *RAM的起始地址*/
　　#define LOCAL_MEM_SIZE 0x04000000 /*RAM的大小為64M*/
　　#define ROM_BASE_ADRS 0x00000000 /*Flash的基地址*/
　　#define ROM_SIZE0x00100000 /*存VxWorks的Flash大小*/
　　#define ROM_COPY_SIZE ROM_SIZE
　　#define ROM_SIZE_TOTAL 0x00200000 /*Flash總大小*/
　　#define RAM_LOW_ADRS 0x30001000 /*VxWorks 映像的入口地址*/
　　#define RAM_HIGH_ADRS 0x32e00000 /*Bootrom在RAM中的起始地址*/
　　修改S3C2440x.h
　　該文件是自己添加的一個(gè)文件，其中包括處理器相關(guān)的外設(shè)寄存器結(jié)構(gòu)、地址、外設(shè)中斷號(hào)分配、串口等的設(shè)置。下面主要介紹一下該文件中對(duì)串口的定義：
　　/* s3c2440串口的定義*/
　　#define UART_XTAL_FREQ s3c2440x_PCLK
　　/*串口時(shí)鐘頻率*/
　　#define N_s3c2440x_UART_CHANNELS 3 /*串口通道數(shù) */
　　#define N_SIO_CHANNELS N_s3c2440x_UART_CHANNELS
　　#define N_UART_CHANNELS N_s3c2440x_UART_CHANNELS
　　#define UART_0_BASE_ADR 0x50000000 /*串口0的基地址*/
　　#define UART_1_BASE_ADR 0x50004000/*串口1的基地址*/
　　#define UART_2_BASE_ADR 0x50008000/*串口2的基地址*/
　　另外又添加了一個(gè)s3c2440xSio.h文件，在該文件中定義了串口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
　　typedef struct s3c2440x_CHAN
　　{ SIO_CHAN sio; /* 標(biāo)準(zhǔn)SIO_CHAN結(jié)構(gòu) */
　　STATUS （*getTxChar） （）; /*安裝發(fā)送回調(diào)函數(shù) */
　　STATUS （*putRcvChar） （）; /*安裝接收回調(diào)函數(shù) */
　　void * getTxArg;
　　void * putRcvArg;
　　……。
　　UINT32 channelMode; /*當(dāng)前模式（中斷或輪詢(xún)）*/
　　int baudRate; /*當(dāng)前波特率*/
　　}
　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初始化之后，還有幾個(gè)重要的函數(shù)需要注意：sysHwInit（）：處理器I/O端口的初始化；sysSerialHwInit（）：初始化設(shè)備描述符；sysSerialHwInit2（）：通過(guò)intConnect（）把串口的中斷處理程序s3c2440xIntTx、s3c2440xIntRcv連接接到相應(yīng)的中斷向量上，并由int Enable（）開(kāi)啟兩個(gè)中斷，調(diào)用s3c2440xDevInit2（）對(duì)_UCON寄存器賦值完成對(duì)串口的最終配置由輪詢(xún)模式轉(zhuǎn)換為中斷模式，并在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。通過(guò)對(duì)這些功能函數(shù)的添加完成串口驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。