vxworks BSP設(shè)計(jì) - 全文

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　　BSP是Board Support Package的縮寫(xiě)。該術(shù)語(yǔ)通常用于嵌入式領(lǐng)域，主要指在開(kāi)發(fā)嵌人式應(yīng)用時(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商提供的各種粗動(dòng)支持庫(kù)。在嵌人式領(lǐng)域人們對(duì)BSP有各種不同的理解:

　　(1) 操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序。嵌人式系統(tǒng)提供商的權(quán)威— WindRiver公司對(duì)BSP的理解偏向于是OS的驅(qū)動(dòng)程序(從其BSP的文檔中可以看出)，因?yàn)榍度耸较到y(tǒng)中的各種設(shè)備的確名目擠多，因此將BSP定位于OS的驅(qū)動(dòng)的確有一定的道理.

　　(2) 驅(qū)動(dòng)程序。對(duì)于認(rèn)為BSP就是驅(qū)動(dòng)程序的人來(lái)講，他們通常接觸的是嵌人式系統(tǒng)提供商提供的某種應(yīng)用解決方案的應(yīng)用系統(tǒng)(total solution)。在這種開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中，BSP完全有理由被認(rèn)為是所有驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)人員沒(méi)有必要自己去開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，而只是驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)程序在自己的系統(tǒng)中是否正確即可.

　　(3) HAL(HardwareA bstractL ayer)。對(duì)于開(kāi)發(fā)嵌人式OS的人來(lái)講，傾向于將BSP看成是對(duì)硬件平臺(tái)的抽象層(HAW和處理器的馭動(dòng)程序更恰當(dāng).

　　實(shí)際上各種理解都只是側(cè)重于某個(gè)方面。由于每個(gè)嵌人式系統(tǒng)提供商都根據(jù)自己的操作系統(tǒng)而提出對(duì)BSP的不同理解，因此，在涉及到BSP的具體涵義時(shí)，人們往往有一種似是而非的感覺(jué).實(shí)際是各種理解都有其道理，但由于出發(fā)點(diǎn)不同，對(duì)BSP的理解都有失全面甚至有錯(cuò)誤的地方，這也是初學(xué)者容易混淆的原因。對(duì)于進(jìn)行硬件和軟件開(kāi)發(fā)的人員，第三種理解比較合適，后面的分析也是建立在這個(gè)基礎(chǔ)之上的。這里通過(guò) BSP(BoardS upport Package)和BIOS(BasicI nputa ndO utputS ystem)的對(duì)比，來(lái)說(shuō)明板級(jí)支持包的功能。BSP說(shuō)得簡(jiǎn)單一點(diǎn)，就是一段啟動(dòng)代碼，與計(jì)算機(jī)主板的BIOS差不多.提供的功能卻有較大的差別。我們都知道，在通用8051等系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，要有小段程序設(shè)堆棧指針、軟復(fù)位和中斷屏蔽等等可以把這短程序稱為它的BSP,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的BSP相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)，但通常也是設(shè)t堆棧指針，建立中斷向量表，初始化寄存器(控制外圍器件如DRAM和EDO RAM條，控制I/O Q的寄存器、片選信號(hào)等)，配里地址空間以及系統(tǒng)啟動(dòng)方式。BIOS是微機(jī)的基本輸人輸出系統(tǒng)，其內(nèi)容集成在微機(jī)主板上的一個(gè)ROM芯片上，主要保存著有關(guān)微機(jī)系統(tǒng)最重要的基本輸入輸出程序，如系統(tǒng)設(shè)置信息、開(kāi)機(jī)上電自檢程序和系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序等。BIOS中斷服務(wù)程序?qū)嵸|(zhì)上是微機(jī)系統(tǒng)中軟件與硬件之間的一個(gè)可編程接口，主要用于程序軟件功能與微機(jī)硬件之間的連接。例如，Wind-98 對(duì)軟驅(qū)、光驅(qū)和硬盤(pán)等管理及中斷的設(shè)置等服務(wù)和程序。BIOS系統(tǒng)設(shè)置程序，微機(jī)部件配置記錄是放在一塊可的CMOS RAM芯片 ?中的，主要保存著系統(tǒng)的基本悄況、CPU特性和軟硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等部件的信息，可以對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)It. BIOS系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序，系統(tǒng)完成POST自檢后，ROM BIOS就首先按照系統(tǒng)CMOS設(shè)置中保存的啟動(dòng)順序搜索軟硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器及CD-ROM。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等有效地啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，讀人操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄然后將系統(tǒng)控制權(quán)交給引導(dǎo)記錄，并由引導(dǎo)記錄來(lái)完成系統(tǒng)的順序啟動(dòng)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的BSP就相當(dāng)于PC的BIOS一般來(lái)說(shuō)，對(duì)不同的微處理器板以及不同的RTOS時(shí)，就應(yīng)該配置不同的BSP, BSP可以是已經(jīng)做好了的，不需要開(kāi)發(fā)人員去關(guān)心寄存器設(shè)置的細(xì)節(jié)。

? ? 當(dāng)然根據(jù)實(shí)際的要求用戶也可以改寫(xiě)B(tài)SP來(lái)加人自己的特定功能o BSP可針對(duì)不同的硬件做不同的調(diào)整，相應(yīng)于PC的BIOS.它完成對(duì)硬件的初始化工作，執(zhí)行完后再將執(zhí)行權(quán)交給RTOS。在BSP中，只需要對(duì)與硬件相關(guān)的寄存器(主要是DRAM,SD RAM和片選)及與中斷相關(guān)的寄存器進(jìn)行正確配Y即可.BSP程序越簡(jiǎn)單越好，能放在主程序中初始化的功能盡A不要放在其中，BSP配I程序只要能保證系統(tǒng)正常啟動(dòng)即可.大部分RTOS帶有針對(duì)不同徽處理器的BSP程序，用戶只要稍做修改即可移植到自己的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(Drivers)指用于處理、管理硬件控制(controller)的代碼。設(shè)備馭動(dòng)程序是將基礎(chǔ)建立在具體的操作系統(tǒng)之上，而不是某種類型的處理器(CPU)(這很重要)。實(shí)際運(yùn)用中，人們可能選擇不同的目標(biāo)硬件(CPU)，如PowerPC,A RM,X 86，并且配f不同的操作系統(tǒng).即使對(duì)于同一種類型的目標(biāo)硬件，不同的操作系統(tǒng)也要編寫(xiě)不同的BSP。對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)際上是在操作系統(tǒng)的層次上對(duì)不同的設(shè)備控制器所寫(xiě)的代碼。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的馭動(dòng)程序與PC的相類似eR TOS通常在BSP定義了一套自己的驅(qū)動(dòng)程序接口，根據(jù)這些接口寫(xiě)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)然RTOS與硬件較緊密，靈活性較大，開(kāi)發(fā)人員完全可以拋開(kāi)它提供的接口而自己編寫(xiě)駱動(dòng)程序.這同直接在C代碼中調(diào)用BIOS提供的底層功能(如BIOS中斷)編寫(xiě)程序類似。BSP通?？梢哉J(rèn)為是基于硬件平臺(tái)的。當(dāng)開(kāi)發(fā)某個(gè)平臺(tái)且與硬件相關(guān)的程序時(shí)，往往不得不從設(shè)置某個(gè)寄存器的某個(gè)位開(kāi)始編程。在嵌人式領(lǐng)城，這種情況更為明顯，幾乎所有的設(shè)備控制和各種協(xié)議控制都在同一個(gè)嵌人式CPU核當(dāng)中，非常有利于對(duì)CPU核和設(shè)備進(jìn)行抽象.如果能對(duì)CPU核和設(shè)備的各種控制進(jìn)行抽象，則人們?cè)谝浦睴S或者開(kāi)發(fā)馭動(dòng)程序時(shí)，就沒(méi)有必要對(duì)CPU進(jìn)行非常深入的了解，不必要了解某個(gè)寄存器的某個(gè)位是控制什么的，也沒(méi)有必要了解怎樣初始化某個(gè)控制寄存器等等。因此，BSP是一種能為程序開(kāi)發(fā)人員提供對(duì)硬件進(jìn)行描述性操作的開(kāi)發(fā)支律庫(kù)。描述性操作是指在控制硬件時(shí)只需知道要完成什么，而不需要知道如何去完成，每個(gè)操作都是一些單一的動(dòng)作.例如:對(duì)于設(shè)置一個(gè)串口的波特率，只需要知道是哪個(gè)申口，波特率是多少，而不需要知道要寫(xiě)哪一個(gè)寄存器以及如何寫(xiě)等。在利用BSP編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，編程人員只需要了解該驅(qū)動(dòng)程序的初始化順序以及初始化的內(nèi)容，而不需要了解初始化的具體細(xì)節(jié)就能完成驅(qū)動(dòng)程序?？梢源蟠蟮靥岣吖ぷ餍?。并且對(duì)于硬件的具體細(xì)節(jié)設(shè)1l`是在驅(qū)動(dòng)程序中最容易出錯(cuò)的地方，而利用BSP支撐庫(kù)則可以大大地減少出堵的可能性。在BSP支排庫(kù)中，除了包含對(duì)硬件的描述性操作部分的代碼外，還包含了對(duì)目標(biāo)板的初始化部分、中斷管理部分以及一些簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)程序程序單元。這樣的BSP可以不依賴于任何操作系統(tǒng)和駱動(dòng)程序，但是可以作為操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)支排庫(kù)，可以非常方便地移植或者開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)程序。在最好的情況下，操作系統(tǒng)與駱動(dòng)程序的移植只需要更換相應(yīng)平臺(tái)下的BSP支排庫(kù)即可完成移植。BSP是對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的軟件支持，是一些硬件具體的函數(shù)的集合，主要完成下面的功能:

　　(1) 在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行硬件初始化;

　　(2) 提供對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)備的接口.如時(shí)鐘、Ethernet控制器、串行芯片和SCSI控制器在PSOS 中，對(duì)于不同的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其不同的特性在板級(jí)支持包BSP的bsp.h 文件中作了具體的定義。例如基本特性，包括處理器類型BSP_CPUFAMILY(PoweiTC,68000,X86和1960等)，具體的處理器(PPC604和PPC603等)，還有浮點(diǎn)支持BSP_FPU，字符模式選擇BSP間的開(kāi)始地址。其它的如串行通道特性、LAN接口特性ENDIAN等,BSP_RAM_BASE RAM空、共享存儲(chǔ)器通信以及板級(jí)支持包參數(shù)設(shè)定的缺省值。bsp.h ,bspcfg.h 和bspcfg.c 文件提供了在應(yīng)用程序編譯時(shí)對(duì)某些BSP特性進(jìn)行配置是必要的。BSP進(jìn)行配置的選項(xiàng)和實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序?qū)?，BSP_ LANI表明BSP是否需要LAN驅(qū)動(dòng)，可以設(shè)置為是或否。這個(gè)參數(shù)會(huì)被多個(gè)文件使用，包括是否編譯和建立LAN驅(qū)動(dòng)，讓操作系統(tǒng)支持LAN操作目標(biāo)系統(tǒng)在復(fù)位后，要做的第一項(xiàng)工作就是對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，執(zhí)行Hwdinit函數(shù)。該函數(shù)完成在C中無(wú)法進(jìn)行的初始化任務(wù)，Initboard函數(shù)在C代碼繼續(xù)板級(jí)初始化，這通常被稱為硬件初始化(hardware initialization)，相應(yīng)的sysinit函數(shù)完成非硬件初始化任務(wù)(software initialization)。在Hwdinit中BSP中對(duì)具休的處理器配置步驟如下

　　(1) 設(shè)置MSR，包括校驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)模式、禁止中斷、禁止地址轉(zhuǎn)換。即extern unsigned long ppcMSRrd(void);

　　(2 )給減計(jì)數(shù)器處置，調(diào)用ppcDECwr,把值寫(xiě)人DE(，即exter nvoid ppcDECwr(unsignedl ongv alue);

　　(3) 禁止指令和數(shù)據(jù)Caches，即exter nunsigned long SysDcachelnhibit(void); exter nvoid SysIcacheInhibit(void);

　　(4) 初 始 化核心寄存器，包括MachineS tatusR egister( MSR) //機(jī)器校驗(yàn)使能，中斷可恢復(fù)Instruction Support Control Register (ICTRL) / /開(kāi) 發(fā) 端 口捕 獲 使能Debug Enable Register (D ER O) // 關(guān) 閉調(diào) 試 中 斷Interrupt Cause Register( ICR ) / /關(guān) 閉中 斷 事 件Internal Memeory MapRegister (IMMR ) // 設(shè) 里 內(nèi)部 存 儲(chǔ) 區(qū) 地 址System Interface Unit (SIU )

　　Module Configuration Register ( SIUMCR )Reset Status Register RSR) //復(fù) 位 狀 態(tài) 控制

　　(5)使能減法計(jì)數(shù)器。

　　(6)初始化片選寄存器。(對(duì)Flash內(nèi)存)

　　(7)確定DRAM的類型，設(shè)UPMX初始化表，即extern HdwInitDRAM(void)為了通過(guò) UPMX訪問(wèn)外部不同結(jié)構(gòu)和速率DRAM，生成相應(yīng)的初始化表，可以使用Motorola提供的MCUinit軟件來(lái)生成。

　　(8)把 Data Section從FlashROM拷貝到RAM。根據(jù)硬件配宜，這是可選的，通常不作.最后 ， 根 據(jù)具體的目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)It合理的系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)棋板建立設(shè)備接口，編寫(xiě)編譯文件和鏈接文件把BSP和操作系統(tǒng)鏈接起來(lái)。