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BSP 系統的設計與實(shí)現分析論文
1 BSP 系統設計的意義
前置機通信板使用ARM 微處理器，通過(guò)兩路以太網(wǎng)口利用安全通信協(xié)議實(shí)現與聯(lián)鎖機的通信，通過(guò)兩路CAN 總線(xiàn)實(shí)現與電子執行單元的通信，提供8 個(gè)LED 燈位來(lái)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(lái)動(dòng)態(tài)設置兩通道的IP 地址，并能夠以主備方式工作。
2 系統的設計與實(shí)現
2.1 VxWorks 系統的主要性能特點(diǎn)
VxWorks 系統所需要的存儲空間最小要8KB(ROM)，具有極好的可伸縮性;支持中斷驅動(dòng)的優(yōu)先級搶占式調度和時(shí)間片輪轉調度，并具有確定的、快速的上下文切換能力;支持信號燈、消息隊列、管道、信號和套接字等進(jìn)程間通信和互斥手段;支持諸如Ring、buffer、linklist 等共享內存技術(shù);確定的微秒級的中斷響應時(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 的應用層協(xié)議;快速靈活的I/O 系統;支持多種文件系統。
2.2 BSP 開(kāi)發(fā)流程
BSP 的開(kāi)發(fā)需要一個(gè)與目標板硬件環(huán)境相近的參考BSP 和相關(guān)代碼模板，從而本文中的目標板是在公司已有的聯(lián)鎖機三取二主板的BSP 基礎上，進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立，主要是以目標板BSP 文件為模版在Tornado 安裝的target config 目錄下創(chuàng )建用戶(hù)BSP 目錄bspname，把Tornado target config 下文件和BSP模版文件拷貝到該目錄下。根據目標板的不同功能對配置文件、寄存器和引腳、內存地址映射、makefile 文件和相關(guān)驅動(dòng)程序等進(jìn)行配置和修改。根據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(lái)創(chuàng )建各種類(lèi)型的Boot Rom 鏡像。
3 鏡像和驅動(dòng)程序調試
初級階段，主要指bootrom 的調試。bootrom 的開(kāi)發(fā)是VxWorks BSP 開(kāi)發(fā)的起點(diǎn)，目標機沒(méi)有提供任何服務(wù)，使用ADS 中的AXD 工具，通過(guò)JTAG 口將編譯好的bootrom 文件加載到目標機中。在串口初始化后可以使用串口向電腦打印相關(guān)信息，觀(guān)察bootrom 的運行狀態(tài)。高級階段，主要是指最小系統調試完畢后。這時(shí)串口驅動(dòng)完成，在程序中調試相關(guān)函數可以輕松實(shí)現控制臺串口的信息答應，并且串口可以作為開(kāi)發(fā)主機與目標機之間的WDB 通道通信，WDB 連接上后就可以使用Tornado開(kāi)發(fā)環(huán)境中提供的工具進(jìn)行調試。
3.1 調試環(huán)境
開(kāi)發(fā)主機操作系統為Windows XP，BSP 應用編程基于VxWorks 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，并在Tornado 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下開(kāi)發(fā)調試。開(kāi)發(fā)主機與目標板之間通過(guò)ARMmulti-ICE 仿真器連接，開(kāi)發(fā)主機利用該仿真器調試用于目標板的bootrom_uncmp 鏡像和VxWorks 鏡像。為了更好的調試，需要查看目標板BSP 的運行過(guò)程等信息，然而本目標板不具備VGA 接口，只能通過(guò)其自帶的串口來(lái)輸出調試信息。目標板通過(guò)自帶的串口接9 針串口線(xiàn)與工控機(本設計中的開(kāi)發(fā)主機只帶有1 個(gè)串口)的COM1 相連，在工控機上利用超級終端來(lái)輸出打印信息。在串口調試成功后，開(kāi)始調試網(wǎng)口，目標板利用網(wǎng)口來(lái)啟動(dòng)VxWorks，這時(shí)目標板需要從開(kāi)發(fā)主機上的TFTP來(lái)下載VxWorks。目標板鏡像bootrom_uncmp 和VxWorks調試成功后，便可去掉開(kāi)發(fā)主機與目標板之間的ARMmulti-ICE 仿真器，接上J-link 燒寫(xiě)工具，開(kāi)發(fā)主機利用該工具把bootrom_uncmp.bin 燒寫(xiě)到目標板的ROM中。
3.2 target server 的配置以及J-link 燒寫(xiě)工具為了能夠實(shí)現正常連接，需要對target server 作相應的配置。并用J-link 把bootrom_cmp.bin 鏡像燒到ROM 中。
3.3 超級終端
由于目標板硬件上沒(méi)有VGA 接口，為了便于調試BSP 鏡像和相關(guān)硬件驅動(dòng)程序，用USART 下的Debug 口來(lái)輸出調試信息。
3.4 其它調試
通過(guò)網(wǎng)絡(luò )設備來(lái)啟動(dòng)VxWorks 系統時(shí)，需要通過(guò)TFTP 來(lái)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 驅動(dòng)程序的調試
Debug Mode 和Boot Mode 都能正常啟動(dòng)后，說(shuō)明鏡像是正確的。這時(shí)需要調試CAN 控制器SJA1000 的發(fā)送、接收功能，LED 燈光的設置和顯示，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(kāi)關(guān)的讀取。
4 結論
在本次設計，本人參閱了大量的文獻資料，了解了VxWorks 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統中板卡支持包BSP 的概念和作用，熟悉了ARM CPU 結構，掌握了基于A(yíng)RM 平臺的VxWorks 操作系統BSP 開(kāi)發(fā)的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)，完成了VxWorks 操作系統在A(yíng)RM9 芯片AT91RM9200 上的BSP 設計與調試，實(shí)現了CAN 控制器SJA1000 的驅動(dòng)、0～9檔的模式開(kāi)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
[1] 李勇.基于A(yíng)RM9 的VxWorks BSP 的設計與實(shí)現[D].湖南：湖南大學(xué)，2009.
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