基于PSOS的TM1300應用系統(tǒng)中的BSP研究

摘要：通過在應用軟件與板級支持包ＢＳＰ之間加一層庫函數(shù)的方法較好地解決了應用程序與板級支持包函數(shù)間的通信問題，減少了板級支持包函數(shù)的維護復雜度，從而為嵌入式系統(tǒng)板級支持包的實現(xiàn)提供了一個有價值的思路。

    關鍵詞：PSOS；BSP；庫函數(shù)

板級支持包ＢＳＰ屬于嵌入式系統(tǒng)的一部分，它相當于一個板級驅(qū)動程序，實際上也是用來描述運行于嵌入式微處理器上的軟件與外圍芯片之間接口的一個軟件層。

本文針對基于ＰＳＯＳ嵌入式操作系統(tǒng)的ＰＨＩＬＩＰＳ ＴＭ１３００多媒體應用系統(tǒng)ＰＣＩ卡，提出了一種ＢＳＰ 的函數(shù)組織方法。ＴＭ１３００的核心是３２位處理器，能夠進行３２位的線性尋址，尋址能力可達到４ＧＢ。ＴＭ１３００核心處理器采用的是ＶＬＩＷ ?超長指令字?結(jié)構(gòu)，可以在每一時鐘周期內(nèi)同時進行５個操作，每秒可完成７０億次指令運算。ＴＭ１３００支持１６ｋＢ的數(shù)據(jù)高速緩存和３２ｋＢ的指令高速緩存，而且數(shù)據(jù)高速緩存是雙端口的，允許同時雙向接入。方便的ＰＣＩ接口允許其在主機（ＰＣ）視頻卡上顯示圖像。從ＴＭ１３００來看，只有ＤＳＰＣＰＵ和ＩＣＰ單元可以對ＰＣＩ接口進行操作，而從ＰＣＩ來看，ＳＤＲＡＭ和絕大部分處于ＭＭＩＯ空間的寄存器都能夠被外部ＰＣＩ初始化器件所訪問。圖像協(xié)處理器ＩＣＰ則可給活動視頻提供一個用于顯示支持的交迭窗口仲裁號碼。ＴＭ１３００使用ＩＩＣ串行總線來配置其外圍器件，并可以在主從兩種模式下工作。此外，它還擁有一個實時多任務單（或多）處理器操作系統(tǒng)內(nèi)核，并采用基于優(yōu)先級的任務調(diào)度方式，此外，它還支持可搶占的、以及基于時間片的調(diào)度策略。

１　ＰＳＯＳ在系統(tǒng)中的地位

１．１ ＤＥＶＩＣＥ ＬＩＢＲＡＲＹ

將ＰＳＯＳ的模塊化技術(shù)與板級支持包ＢＳＰ相結(jié)合可使ＢＳＰ把上層模塊及應用軟件與底層硬件分開，從而保證開發(fā)不受處理器及外圍硬件更新的影響，而只需對ＢＳＰ 中的設備驅(qū)動程序做簡單的改動即可使其適合于更新或全新的硬件。這在很大程度上減少了開發(fā)該系統(tǒng)多個版本的工作量。另外，由于ＢＳＰ把ＰＳＯＳ的內(nèi)核與目標機硬件隔離開來，從而使操作系統(tǒng)內(nèi)核完全與設備無關，保證了內(nèi)核的穩(wěn)定性，同時提高了應用系統(tǒng)的可靠性。

對于視頻接口中的Ａ／Ｄ部分，ＳＡＡ７１１４的位置可以由ＳＡＡ７１１３來代替，這一硬件上的改動將只體現(xiàn)在板級支持包的變化上，而其上層應用軟件不受影響。

ＢＳＰ包括一個或多個例程，可用來定義特定電路板上的外圍芯片，以提供針對這些芯片的基本操作功能，并完成對外圍芯片的初始化及各寄存器的設置等工作，圖１所示是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖中，ＢＳＰ一方面用于完成外圍芯片的初始化；另一方面，在需要時改變各芯片的內(nèi)部設置，從而使硬件按用戶的要求工作于不同的狀態(tài)。而應用程序、Ｉ／Ｏ管理器及操作系統(tǒng)內(nèi)核則通過ＢＳＰ來對ＰＣＩ卡硬件進行操作。

１．２ ＰＳＯＳ ＢＳＰ

必須清楚：ＰＳＯＳ ＢＳＰ 與ＴｒｉＭｅｄｉａ ＤＥＶＩＣＥ ＬＩ-ＢＲＡＲＹ ＢＳＰ是不同的。ＰＳＯＳ ＢＳＰ包括了設備驅(qū)動?ｄｒｖ＿ｃｏｎｆ．ｃ只包含這些驅(qū)動的開關控制?的ＰＳＯＳ 啟動碼、 ＰＳＯＳ 配置碼和訪問硬件庫（例如：在系統(tǒng)定時及安裝中斷句柄時所需的庫）。它們是ＰＳＯＳ的一部分，而不是應用程序的一部分。ＰＳＯＳ ＢＳＰ應當適合ＰＳＯＳ操作系統(tǒng)的配置（在ｓｙｓ＿ｃｏｎｆ．ｈ中配置）。由于要把這些特定應用程序的配置參數(shù)編譯到ＰＳＯＳ 內(nèi)核中，所以，每次應用中都應該重新編譯。而不可能用庫來實現(xiàn)。

２?。拢樱械木帉懠皩崿F(xiàn)

一般情況下，ＢＳＰ對板卡中每個芯片的操作都通過多個函數(shù)來完成。如果應用程序?qū)Π蹇ǖ牟僮鞫贾苯油ㄟ^調(diào)用ＢＳＰ中的函數(shù)來完成，那將很不利于源程序的調(diào)試。更重要的是，應用程序的可移植性會降低，如果硬件作了修改，應用程序可能也得做一定的變動，這樣就不能達到有效使用ＢＳＰ的目的。所以，本文提出把能完成某個特定功能的函數(shù)封裝在一個庫文件中，并放在應用程序與ＢＳＰ之間。這樣，應用程序通過調(diào)用少量的庫函數(shù)就可控制硬件以實現(xiàn)不同的功能。當?shù)讓佑布儎訒r，只需修改底層實際執(zhí)行的函數(shù)及相應的庫函數(shù)，而應用程序基本不必修改，從而縮短了開發(fā)周期。

另外，ＢＳＰ中有對各個外圍芯片操作的多個函數(shù)。因此，針對一個可升級的系統(tǒng)，如何高效地管理這些函數(shù)就顯得尤為重要。在ＳＤＥ２．２開發(fā)環(huán)境中，它采用一個稱為注冊表的模塊來管理這些函數(shù)。該模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對開發(fā)人員是透明的，它的功能就是將ＢＳＰ 中的函數(shù)進行注冊，當其他程序需要調(diào)用這些函數(shù)時，可通過檢索注冊表來完成。

２．１ 編寫ＢＳＰ函數(shù)

對每個芯片來說，都應當有初始化函數(shù)，且都有為實現(xiàn)不同功能而對各寄存器設置的函數(shù)及讀取各狀態(tài)寄存器內(nèi)容的函數(shù)等。在初始化函數(shù)中，要完成對各個配置寄存器的初始化設置以使其能在缺省狀態(tài)工作。根據(jù)應用程序?qū)τ布牟煌?，配置函?shù)應能完成各種功能，如工作方式的調(diào)整、中斷設置、寄存器設置等。而狀態(tài)讀取函數(shù)可以獲取各個芯片當前的狀態(tài)并返回給應用程序。由于在這些底層函數(shù)中要用到大量的位運算，所以建議在頭文件中多使用宏定義以增加程序的可閱讀性。為了利用上述思想，這里所有的函數(shù)名都使用函數(shù)指針變量來表示。

２．２ 每個芯片定義一個結(jié)構(gòu)體

在該結(jié)構(gòu)體中，一般首先定義對該芯片操作的各函數(shù)的函數(shù)指針，再定義對應的結(jié)構(gòu)體變量，然后將各函數(shù)添加到該結(jié)構(gòu)體變量中。這樣，關于每個芯片的函數(shù)都包含在各自的結(jié)構(gòu)體中，便于程序的閱讀、調(diào)試及維護。

編譯連接產(chǎn)生ｍｙｂｏａｒｄ＿ｂｓｐ．ｏ文件時，可用此文件替換開發(fā)系統(tǒng)中Ｔｒｉｍｅｄｉａ安裝目錄下ｔｍｃｏｎｆｉｇ?無擴展名?文件中對ＢＳＰ的指定，也可以在編譯應用程序時特別指定。

為了保持ＢＳＰ對用戶應用程序的透明性，設計時應定義相應的庫函數(shù)。如打開ＳＡＡ７１１３芯片的函數(shù)ＳＡＡ７１１３．ＯＰＥＮ??，關閉該芯片的函數(shù)ＳＡＡ７１１３．ＣＬＯＳＥ??等。一般情況下，用戶應用程序通過調(diào)用庫函數(shù)來實現(xiàn)對該芯片的操作而不關心底層如何工作。因而需要在庫函數(shù)中定義一個同樣類型的結(jié)構(gòu)體變量指針。在庫函數(shù)中，應在注冊表中檢索前面對應的結(jié)構(gòu)體重對應函數(shù)指針，并將該地址賦值給庫函數(shù)中定義的該結(jié)構(gòu)體的函數(shù)指針變量，這樣，就可通過調(diào)用相應的ＢＳＰ函數(shù)和進行必要的中斷操作來完成其功能。

在應用程序執(zhí)行過程中，如果需要對硬件進行操作，只需調(diào)用相應的庫函數(shù)即可，庫函數(shù)通過ＢＳＰ函數(shù)指針實現(xiàn)對底層函數(shù)的調(diào)用。如果有必要，底層函數(shù)執(zhí)行完后可返回硬件當前的狀態(tài)。這樣的結(jié)構(gòu)不僅可減少應用程序代碼，也可使應用程序的結(jié)構(gòu)更加清晰。同時還可使整個操作流程層次分明，對ＢＳＰ的維護也更加方便。當系統(tǒng)升級時，如果需要更改硬件的部分芯片，只需修改底層函數(shù)和所更改部分的函數(shù)即可。庫函數(shù)也只需很少的更改，而應用程序不用更改或只需很少量的更改，這在很大程度上提高了應用程序的可移植性。

３?。拢樱薪Y(jié)構(gòu)在ＴＭ１３００系統(tǒng)中的實現(xiàn)

對于本圖像處理系統(tǒng)所能實現(xiàn)的功能，此處不再贅述，在該系統(tǒng)中，用本文所描述的方法能夠很好地解決應用程序?qū)Φ讓佑布牟僮?。比如對其中的視頻解碼器，如果應用程序需要接收視頻信號，只需調(diào)用視頻解碼器打開庫函數(shù)，這樣，該庫函數(shù)即可通過注冊表調(diào)用相應的底層函數(shù)來完成打開視頻解碼器等一系列對視頻解碼器的初始化工作。當視頻解碼器升級為同系列的其它芯片時，底層函數(shù)一般只需少量修改，而應用程序則基本不必修改即可正常工作。

４　結(jié)束語

本文提出的在應用軟件與ＢＳＰ之間加一層庫函數(shù)同時配合使用注冊表組織管理ＢＳＰ函數(shù)的方法，較好地解決了應用程序與ＢＳＰ函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞問題，同時減少了ＢＳＰ函數(shù)的維護復雜度。此外，該方法也為其它類型的嵌入式系統(tǒng)（ＶｘＷＯＲＫＳ等）的ＢＳＰ設計提供了一個參考。