BSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析論文

　　1 BSP 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義

　　前置機(jī)通信板使用ARM 微處理器，通過兩路以太網(wǎng)口利用安全通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)與聯(lián)鎖機(jī)的通信，通過兩路CAN 總線實(shí)現(xiàn)與電子執(zhí)行單元的通信，提供8 個(gè)LED 燈位來實(shí)時(shí)顯示各種工作狀態(tài)，利用上電初始化時(shí)讀取背板地址來動(dòng)態(tài)設(shè)置兩通道的IP 地址，并能夠以主備方式工作。

　　2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.1 VxWorks 系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)

　　VxWorks 系統(tǒng)所需要的存儲(chǔ)空間最小要8KB(ROM)，具有極好的可伸縮性;支持中斷驅(qū)動(dòng)的優(yōu)先級(jí)搶占式調(diào)度和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，并具有確定的、快速的上下文切換能力;支持信號(hào)燈、消息隊(duì)列、管道、信號(hào)和套接字等進(jìn)程間通信和互斥手段;支持諸如Ring、buffer、linklist 等共享內(nèi)存技術(shù);確定的微秒級(jí)的中斷響應(yīng)時(shí)間;支持使用于多種物理介質(zhì)的TCP/IP 協(xié)議簇和幾乎所有常用的基于TCP/IP 的應(yīng)用層協(xié)議;快速靈活的I/O 系統(tǒng);支持多種文件系統(tǒng)。

　　2.2 BSP 開發(fā)流程

　　BSP 的開發(fā)需要一個(gè)與目標(biāo)板硬件環(huán)境相近的參考BSP 和相關(guān)代碼模板，從而本文中的目標(biāo)板是在公司已有的聯(lián)鎖機(jī)三取二主板的BSP 基礎(chǔ)上，進(jìn)行的二次開發(fā)。開發(fā)環(huán)境的建立，主要是以目標(biāo)板BSP 文件為模版在Tornado 安裝的target config 目錄下創(chuàng)建用戶BSP 目錄bspname，把Tornado target config 下文件和BSP模版文件拷貝到該目錄下。根據(jù)目標(biāo)板的不同功能對(duì)配置文件、寄存器和引腳、內(nèi)存地址映射、makefile 文件和相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序等進(jìn)行配置和修改。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 集成環(huán)境下Build 菜單中選擇Build Boot Rom來創(chuàng)建各種類型的Boot Rom 鏡像。

　　3 鏡像和驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試

　　初級(jí)階段，主要指bootrom 的調(diào)試。bootrom 的開發(fā)是VxWorks BSP 開發(fā)的起點(diǎn)，目標(biāo)機(jī)沒有提供任何服務(wù)，使用ADS 中的AXD 工具，通過JTAG 口將編譯好的bootrom 文件加載到目標(biāo)機(jī)中。在串口初始化后可以使用串口向電腦打印相關(guān)信息，觀察bootrom 的運(yùn)行狀態(tài)。高級(jí)階段，主要是指最小系統(tǒng)調(diào)試完畢后。這時(shí)串口驅(qū)動(dòng)完成，在程序中調(diào)試相關(guān)函數(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)控制臺(tái)串口的信息答應(yīng)，并且串口可以作為開發(fā)主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間的WDB 通道通信，WDB 連接上后就可以使用Tornado開發(fā)環(huán)境中提供的工具進(jìn)行調(diào)試。

　　3.1 調(diào)試環(huán)境

　　開發(fā)主機(jī)操作系統(tǒng)為Windows XP，BSP 應(yīng)用編程基于VxWorks 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并在Tornado 集成開發(fā)環(huán)境下開發(fā)調(diào)試。開發(fā)主機(jī)與目標(biāo)板之間通過ARMmulti-ICE 仿真器連接，開發(fā)主機(jī)利用該仿真器調(diào)試用于目標(biāo)板的bootrom_uncmp 鏡像和VxWorks 鏡像。為了更好的調(diào)試，需要查看目標(biāo)板BSP 的運(yùn)行過程等信息，然而本目標(biāo)板不具備VGA 接口，只能通過其自帶的串口來輸出調(diào)試信息。目標(biāo)板通過自帶的串口接9 針串口線與工控機(jī)(本設(shè)計(jì)中的開發(fā)主機(jī)只帶有1 個(gè)串口)的COM1 相連，在工控機(jī)上利用超級(jí)終端來輸出打印信息。在串口調(diào)試成功后，開始調(diào)試網(wǎng)口，目標(biāo)板利用網(wǎng)口來啟動(dòng)VxWorks，這時(shí)目標(biāo)板需要從開發(fā)主機(jī)上的TFTP來下載VxWorks。目標(biāo)板鏡像bootrom_uncmp 和VxWorks調(diào)試成功后，便可去掉開發(fā)主機(jī)與目標(biāo)板之間的ARMmulti-ICE 仿真器，接上J-link 燒寫工具，開發(fā)主機(jī)利用該工具把bootrom_uncmp.bin 燒寫到目標(biāo)板的ROM中。

　　3.2 target server 的配置以及J-link 燒寫工具為了能夠?qū)崿F(xiàn)正常連接，需要對(duì)target server 作相應(yīng)的配置。并用J-link 把bootrom_cmp.bin 鏡像燒到ROM 中。

　　3.3 超級(jí)終端

　　由于目標(biāo)板硬件上沒有VGA 接口，為了便于調(diào)試BSP 鏡像和相關(guān)硬件驅(qū)動(dòng)程序，用USART 下的Debug 口來輸出調(diào)試信息。

　　3.4 其它調(diào)試

　　通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來啟動(dòng)VxWorks 系統(tǒng)時(shí)，需要通過TFTP 來下載bootrom_cmp 鏡像和VxWorks鏡像。在DebugMode 下，用串口、網(wǎng)口、TrueFFS 均能成功啟動(dòng)VxWorks后，便可改動(dòng)啟動(dòng)模式為內(nèi)部啟動(dòng)，即在BOOT Mode 下編譯BSP，并重新生成boot image 鏡像和VxWorks 鏡像。

　　3.5 驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)試

　　Debug Mode 和Boot Mode 都能正常啟動(dòng)后，說明鏡像是正確的。這時(shí)需要調(diào)試CAN 控制器SJA1000 的發(fā)送、接收功能，LED 燈光的設(shè)置和顯示，動(dòng)態(tài)電路的切換，背板地址的讀取，網(wǎng)絡(luò)地址的自動(dòng)判定，模式開關(guān)的讀取。

　　4 結(jié)論

　　在本次設(shè)計(jì)，本人參閱了大量的文獻(xiàn)資料，了解了VxWorks 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)中板卡支持包BSP 的概念和作用，熟悉了ARM CPU 結(jié)構(gòu)，掌握了基于ARM 平臺(tái)的VxWorks 操作系統(tǒng)BSP 開發(fā)的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)，完成了VxWorks 操作系統(tǒng)在ARM9 芯片AT91RM9200 上的BSP 設(shè)計(jì)與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了CAN 控制器SJA1000 的驅(qū)動(dòng)、0～9檔的模式開關(guān)選擇、LED 狀態(tài)燈的讀取和控制、主備切換的動(dòng)態(tài)電路以及板卡背板地址和網(wǎng)絡(luò)地址的讀取。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 李勇.基于ARM9 的VxWorks BSP 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南：湖南大學(xué)，2009.

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