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---- PowerPC VxWorks BSP分析 (http://www.hufushizhe.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=37&id=1943)
-- 發(fā)布時間：2010-12-1 10:50:45
-- PowerPC VxWorks BSP分析
1 PowerPC BSP定制
如圖1，BSP的主要功能在于配置系統(tǒng)硬件使其工作于正常的狀態(tài)，以及完成硬件與軟件之間的數(shù)據(jù)交互，為OS及上層應(yīng)用程序提供一個與硬件無關(guān)的軟件平臺。因此從執(zhí)行角度來說，其可以分為兩大部分：
? 目標(biāo)系統(tǒng)啟動時的硬件初始化及操作系統(tǒng)引導(dǎo)例程，它只在系統(tǒng)啟動過程中執(zhí)行一次；
? 目標(biāo)板上控制硬件運(yùn)行的設(shè)備驅(qū)動程序，由它來完成硬件與軟件之間的銜接。
圖1 BSP在系統(tǒng)中所處的位置
一般說來，BSP的設(shè)計與開發(fā)可以分為以下幾個步驟：
（1）建立開發(fā)環(huán)境。安裝VxWorks集成開發(fā)環(huán)境(Tornado)；選擇合適的開發(fā)工具。目前幾乎每一種處理器都支持JTAG/BDM接口，大多數(shù)處理器都有JTAG/BDM調(diào)試工具支持，如vision ICE等，采用目標(biāo)板供應(yīng)商的DEBUG ROM調(diào)試工具也是一種可以考慮的途徑。
（2）選擇合適的BSP模板。如有可能，所選的模板盡可能與硬件平臺相近，當(dāng)然，實際情況中考慮到費(fèi)用及充分利用已有的資源，所選的模板可能需要較大的修改才能移植到需要的硬件平臺。
（3）修改或添加WIND內(nèi)核激活前的初始化代碼，包括初始化CPU內(nèi)核、MMU、CACHE禁止/使能等。
（4）內(nèi)核激活以后，連接系統(tǒng)中斷、系統(tǒng)時鐘，修改或添加所需要的設(shè)備驅(qū)動程序等。
（5）測試與驗證。BSP的正確性與穩(wěn)定性對上層軟件和整個系統(tǒng)的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。因此BSP完成后要經(jīng)過測試驗證。
BSP主要文件目錄的組成及作用：
target/config/All目錄
這個目錄下的文件是所有BSP文件共享的，不是特別需要不要更改里面的任何文件。
configAll.h：
缺省定義了所有VxWorks的設(shè)置，如果不用缺省的設(shè)置，可在BSP目錄下的config.h文件中用#define或#undef方式來更改設(shè)置。
bootInit.c：
在romInit.s后，完成Boot ROM的第二步初始化。程序從romInit.s中的romInit()跳到這個文件中的romStart()來執(zhí)行必要的解壓和ROM image的放置
bootConfig.c： 完成Boot ROM image的初始化和控制
usrConfig.c： VxWorks image的初始化代碼
target/config/comps/src目錄
涉及系統(tǒng)核心的components，主要由target/config/All中usrConfig.c中函數(shù)調(diào)用
target/config/bspname目錄
包含系統(tǒng)或硬件相關(guān)的BSP文件
Makefile
一些命令行控制images的生成
README
BSP發(fā)布紀(jì)錄，版本，總的文檔
config.h
包括所有涉及CPU主板的設(shè)置及定義(includes，definations)
configNet.h
網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的主要設(shè)置文件，主要對END驅(qū)動設(shè)置.
romInit.s
匯編語言文件，是VxWorks Boot ROM和ROM based image的入口，參見系統(tǒng)啟動部分
sysALib.s
匯編語言文件，程序員可以把自己的匯編函數(shù)放在這個文件里，在上層調(diào)用。VxWorks image的入口點_sysInit在這個文件里，是在RAM中執(zhí)行的第一個函數(shù)
sysLib.c
包含一些系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)例程,提供了一個board-level的接口，VxWorks和應(yīng)用程序可以以system-indepent的方式生成。這個文件還能包含目錄target/config/comps/src的驅(qū)動
sysScsi.c
可選文件用于SCSI設(shè)備設(shè)置和初始化
sysSerial.c
可選文件用于所有的串口設(shè)置和初始化
bootrom.hex
ASIC文件包含VxWorks Boot ROM代碼
VxWorks
運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上，完整的，連結(jié)后的VxWorks二進(jìn)制文件
VxWorks.sym
完全的，連結(jié)后帶有符號表的VxWorks二進(jìn)制文件
VxWorks.st
完全的，連結(jié)后，standalone，帶有符號表的VxWorks二進(jìn)制文件
1.1啟動過程
VxWorks OS有三種映像：
? Loadable Images：由Bootrom引導(dǎo)通過網(wǎng)口或串口下載到RAM
? ROM-based Images（壓縮/沒有壓縮）：即將Image直接燒入ROM，運(yùn)行時將Image拷入RAM中運(yùn)行。
? ROM-Resident Images：Image的指令部分駐留在ROM中運(yùn)行，僅將數(shù)據(jù)段部分拷入RAM。
注意這里說的三種映像都是包含真正操作系統(tǒng)VxWorks的映像，其中后兩種可以直接啟動并運(yùn)行起來，但是第一種不行，它必須借助另一個叫做Boot Image的映像（可以在Tornado中的build->build boot rom中生成）才能運(yùn)行起來，也就是利用Boot Image引導(dǎo)起來然后通過網(wǎng)口或串口下載真正包含VxWorks的Loadable Image,然后才能運(yùn)行起來。也就是說Boot Image是和Loadable Image 結(jié)合使用的。
現(xiàn)在看來一共有四種映像文件，讓我們看看它們的組成吧：
? Boot Image：包含一段叫做BootStrap Programs的程序+一段ROM BOOT Program程序。
? Loadable Images：由操作系統(tǒng)VxWorks和應(yīng)用組成的映像。
? ROM-based Images（壓縮/沒有壓縮）：包含一段叫做BootStrap Programs的程序+ Loadable Images(即由操作系統(tǒng)VxWorks和應(yīng)用組成的映像)
? ROM-Resident Images：同上
通過上面我們可以看出，ROM-based Images，ROM-Resident Images，Boot Image三種映像都包含一段叫做BootStrap Programs的程序，它具有啟動功能，可以把ROM中的代碼段和數(shù)據(jù)段拷貝到RAM中。
下面我們來看看三種VxWorks OS映像的啟動順序：
Boot Image + Loadable Images
Loadable Images是依靠Boot Image加載啟動的，首先有Boot Image中的程序BootStrap Programs把Boot Program程序加載到RAM中的RAM_HIGH_ADRS處，然后控制權(quán)交給Boot Program，由Boot Program負(fù)責(zé)一系列簡單的硬件初始化（網(wǎng)口，串口等），開始下載Loadable Images（即包含應(yīng)用的VxWorks操作系統(tǒng)）到RAM_LOW_ADRS，之后控制權(quán)交給VxWorks操作系統(tǒng)開始執(zhí)行。
圖2 Loadable Images VxWorks啟動過程
如圖2，第一階段的執(zhí)行流程使用的是上圖的左邊的源文件中的那些函數(shù)（romInit();romStart();usrInit();sysHwinit();usrKernelinit();usrRoot()）；第二階段執(zhí)行流程使用的是上圖中右邊源文件中的那些函數(shù)（sysInit(); usrInit();sysHwinit();usrKernelinit();usrRoot();usrAppInit()）。下面具體解釋：
第一階段：
romInit.s：romInit()
? 系統(tǒng)上電之后，首先調(diào)用的函數(shù)就是romInit()
? 禁止中斷
? 把啟動類型（冷啟動/熱啟動）放在堆棧上
? 清除cache
? 初始化CPU基本寄存器，調(diào)用SDRAM初始化函數(shù)初始化UPM
? 直接跳轉(zhuǎn)到bootInit.c：romStart()
bootInit.c：romStart()
? 把代碼段和數(shù)據(jù)段從bootrom復(fù)制到RAM當(dāng)中
? 完成程序映象的解壓縮（如果映象是壓縮版本的）
? 跳轉(zhuǎn)到bootConfig.c：usrInit()
bootConfig.c：usrInit()
? VxWorks OS中第一個C語言完成的代碼。執(zhí)行操作系統(tǒng)內(nèi)核所必須的初始化程序。
? Cache程序庫的初始化
? 清零系統(tǒng)的BSS段
? 初始化中斷向量表
? 使硬件工作在一個“安靜”的狀態(tài)，盡量不產(chǎn)生各種中斷或者異常
? 控制權(quán)移交給KernelInit()，產(chǎn)生usrRoot根任務(wù)
? 在usrRoot根任務(wù)中解析Bootline，產(chǎn)生bootCmdLoop任務(wù)，用于啟動、加載VxWorks映像
/target/config/all/bootConfig.c是Boot ROM設(shè)置模塊，用于加載VxWorks image。執(zhí)行流程為：
usrRoot();bootCmdLoop(void)命令行選擇，或autobooting;bootLoad(pLine, &entry)加載模塊到內(nèi)存(網(wǎng)絡(luò)、TFFS、TSFS...);netifAttach();go(entry);(entry)()從入口開始執(zhí)行，不返回。
第二階段：
bootConfig.c： bootLoad( )
? 加載VxWorks映像，并轉(zhuǎn)向它的加載地址，從sysInit入口開始執(zhí)行VxWorks映像
sysALib.s： sysInit( )
? 與romInit.s ： romInit()的初始化過程類似，但不再初始化Memory（DRAM和Memory控制器通常初始化一次）
usrConfig.c： usrInit( )
? 設(shè)置cache的工作模式，板級硬件初始化，初始化Wind內(nèi)核，啟動usrRoot( )根任務(wù)
usrConfig.c： usrRoot( )
? 初始化內(nèi)存，系統(tǒng)時鐘，I/O系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出錯，異常處理，添加用戶應(yīng)用程序。
ROM-based Images（壓縮/沒有壓縮）
和上面那種啟動方式相比，這種啟動方式省去了一些步驟，執(zhí)行完romStart()之后就已經(jīng)加載VxWorks 到RAM中了，因此，下一步就是把控制權(quán)交給VxWorks，由VxWorks從sysInit()開始執(zhí)行即可。下面是具體的流程：
romInit.s：romInit()
? 系統(tǒng)上電之后，首先調(diào)用的函數(shù)就是romInit()
? 禁止中斷
? 把啟動類型（冷啟動/熱啟動）放在堆棧上
? 清除cache
? 初始化CPU基本寄存器，調(diào)用SDRAM初始化函數(shù)初始化UPM
? 直接跳轉(zhuǎn)到bootInit.c：romStart()
bootInit.c： romStart()
? 把代碼段(如果是VxWorks_romResident映像，則不拷貝代碼段）和數(shù)據(jù)段從bootrom復(fù)制到RAM當(dāng)中
? 完成程序映象的解壓縮（如果映象是壓縮版本的）
? 跳轉(zhuǎn)到sysALib.s： sysInit()
sysALib.s： sysInit()
? 重新進(jìn)行CPU內(nèi)核（主要是cache）的初始化，這些工作在romInit.s：romInit()中曾經(jīng)進(jìn)行
? 是RAM中運(yùn)行的第一段代碼
? 跳轉(zhuǎn)到usrConfig.c： usrInit()
usrConfig.c： usrInit()
? VxWorks 中第一個C語言完成的代碼。執(zhí)行操作系統(tǒng)內(nèi)核所必須的初始化程序。
? Cache程序庫的初始化
? 清零系統(tǒng)的BSS段
? 初始化中斷向量表
? 使硬件工作在一個“安靜”的狀態(tài)，盡量不產(chǎn)生各種中斷或者異常
? 控制權(quán)移交給KernelInit()，產(chǎn)生usrRoot根任務(wù)
ROM-Resident Images：
這種映像的加載和上一種是基本相同的，其執(zhí)行順序為：
文件romInit.s中的romInit();文件bootInit.c中的romStart();文件usrConfig.c中的usrInit();sysHwInit();usrKernelInit();KernelInit(usrRoot,...)。
usrRoot()任務(wù)的主要功能包括：
? 初始化內(nèi)存分區(qū)表(memory partition library)
? 初始化系統(tǒng)時鐘(system clock)
? 初始化輸入輸出系統(tǒng)(I/O system)----可選
? Create devices----可選
? 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)(Configure network)----可選
? 激活WDB目標(biāo)通信(Activate WDB agent)----可選
? 調(diào)用程序(Activate application