VxWorks的BSP开发

原文：http://hulianghui.com/blog/?p=19

VxWorks的BSP开发

By admin, on September 10th, 2010

文章主要是记录下些看到BSP包开发相关内容。

从BSP包完成功能来说。BSP流程分成两部分。首先是位于BootRom中的Boot代码，它的作用是实现配置硬件和启动VxWorks下载程序。接下来是下载后跳转到VxWorks的入口地址运行操作系统和应用程序。

就VxWorks的启动过程来说。一般来说，所有 的处理器执行相同的逻辑步骤初始化和加载VxWorks，但是一些处理器可能会有一些特殊的步骤，而另外一些则可能跳过一些步骤。但它们都进行如下步骤， 如：初始化处理器，并在存储器的特定位置提供一段代码（可能还有一些表）以供处理器上电或重启时运行。这段代码设置处理器的状态，初始化存储器和存储器地 址，关中断把控制权交给启动代码(bootstrapping code)。

1、处理器首先跳到ROM的入口地址，设置状态字并创建一个哑堆栈(dummy stack)

2、跳到C程序的入口地址，根据哑堆栈中的参数决定是否清零内存RAM(若是泠启动cold start则清零)，再把ROM段的剩余部分拷贝到RAM(如果ROM代码是压缩的，还要解压)。

3、处理器跳到RAM的入口地址(bootConfig.c)，是cache无效，清零bss段，初始化中断向量表，进行板级初始化。

4、启动多任务内核

VxWorks的boot ROM本身就是一个独立的应用。开发者可用它通过网络来启动一个VxWorks映像并和应用代码连接。
VxWorks 启动流 程：romInit()——romStart()——-sysInit()———initVectBaseSet()——-sysHwInit()——–usrKernelInit()——-kernelInit()——-usrRoot()

 

文件和程序说明：

romInit.S : romInit()

关中断，把启动类型(cold/warm)入栈，清零缓存(cache)后跳到romStart入口。

它是运行的开始，实现这一部分是首先的。它实现判断启动类型、配置内核和非内核寄存器以及内存和外围设备的读写时序。因此可以在此处加入内存检测功能。在BSP中无法进行调试，只能通过闪灯实现云信正确与否的判断。闪灯功能函数也要在此加入。
判断启动类型和配置寄存器：这一部分不需要改动。
配置内存和外围设备读写时序：要进行改动。这一部分的SDRAM、ROM、FLASH、FPGA有相应的模板可以参考。它的实现是通过使用宏定义来实现的。但是要改动的话也不难，一般是改动空间大小的屏蔽位，读写位数，以及片选寄存器OR和BR。至于特殊外设的读写有待讨论。
内存检测在这里实现较复杂，它根据相应的内存检测算法实现。主要是对地址线和数据线的检测。通过写入数据再会读出数据来判断。使用”走步1″和”走步0″算法。这一部分较多的依赖硬件，可移植性较差，根据自己的单板改动。
闪灯在这一部分是强烈推荐的。因为闪灯才能定位程序的运行位置。闪灯函数可移植，一般要改动，因为灯可能接在不同的I/O口上。另外注意860SAR的PORT B是32位的。具体的端口见相应的CPU的I/O口的参数，配置相应的寄存器。
RomInit在函数结尾跳入RomStart。

bootInit.C : romStart()

它是系统运行的第一个C函数。这一部分是Wind River公司提供的标准程序，一般不需改动。该函数是C的入口函数，由汇编程序调用，主要完成清内存，将ROM中的程序拷贝到RAM，解压并跳至解压后的程序处运行，一般是sysInit()的入口地址。

拷贝的过程如下：

A、代码段不是驻留在ROM中，要拷贝代码段和数据段

B、如代码段是驻留在ROM中，则只拷贝数据段

C、未用的内存清零

D、需要时，要进行解压缩

UsrInit在BootConfig.c文件中。它主要是实现硬件的初始化。其中涉及到串口、网口的初始化、CONSOLE的配置等。其中串口和网口的配置是BSP的重要部分，但860CPU对串口和网口有很好的支持，只要做很小的改动即可。串口很简单，网口较复杂一些。

UsrRoot在BootConfig.c文件中。它主要是实现VxWorks文件的下载，并且跳转到VxWorks的入口地址。从而进入到操作系统中去。

—————————————-以上部分针对boot ROM—————————————-

sysALib.S : sysInit()

sysInit()是VxWorks映像的入口地址，起始地址由RAM_LOW_ADR定义。它首先关中断，使cache无效，初始化处理器的寄存器为缺省值，使tracing无效，清除中断寄存器，初始化usrInit()的堆栈并激活usrInit()。

它是vxworks的启动代码。它与RomInit的作用相同，对于这个文件我们一般不需要去改动它。

注意，在sysInit()中必须重新初始化在romInit()中所作的硬件初始化。

UsrInit在Usrconfig.c中。它的作用与Boot中的UsrInit的作用相同，他们都调用SysLib.c中的子函数，实现相同的硬件初始化功能。

UsrRoot在UsrConfig.c中。它的作用与Boot中的UsrRoot的作用类似。但是这里的UsrRoot是最终进入到应用程序中去。

————————————-以上部分针对VxWorks操作系统————————————

关于usrInit()和usrRoot()另外一种说明：

usrConfig.C and bootConfig.C : usrInit()

它是VxWorks运行的第一个C代码，在supervisor mode中激活。它关中断，存储有关启动类型(boot type)的信息，在VxWorks内核运行前进行必要的初始化。

A、初始化cache模式，设置为安全状态，在usrInit()结束时使cache有效。

B、清零系统bss段

C、初始化中断向量表，调用VectBaseSet()，exeVecInit()；

D、初始化系统硬件，但使之无效Quiescent State，调用sysHwInit()，这是一个与硬件有关的过程，是我们要针对不同的目标板进行修改的重要部分，其中涉及到串口，网口的初始化，CONSOLE的配置等。

E、调用usrKernelInit()，并使能cache

F、调用kernelInit()，创建usrRoot()。

usrKernel.C : kernelInit()

初始化内核可选组建kernel facility

kernelLib.C : usrKernelInit()

初始化多任务环境。
调用intLockLevelSet()，使时间片(round-robin)方式无效，在内存的高端创建中断堆栈，ROOT堆栈和TCB，创建usrRoot()，中断usrInit()的运行，然后打开中断，注意要清除中断寄存器。

usrConfig.C and bootConfig.C ：usrRoot()

初始化I/O系统，驱动器，设备（在configAll.h和config.h中指定）

对于硬件初始化的顺序，大致可按下表中的形式进行：

1、sysInit() 所在的文件sysALib.s

（a）锁住中断

（b）禁用缓冲

（c）用缺省值初始化系统中断表（仅i960）

（d）用缺省值初始化系统错误表（仅i960)

（e）初始化处理器寄存器的一些缺省值

（f）使回溯无效

（g）清除所有悬置中断

（h）激活usrInit()，指明启动类型。

2、usrInit() 所在文件usrConfig.c

（a）对bss赋零

（b）保存bootType于sysStartType;

（c）调用excVecInit()，初始化所有系统和缺省中断向量

（d）依次调用sysHwInit()，usrKernelInit()，kernelInit()。

usrKernelInit()依次调用classLibInit()，taskLibInit()，taskHookInit()，semBLibInit()，semMLibInit()，
semCLibInit()，semOLibInit()，wbLibInit()，msgQLibInit()，qInit()，workQInit()，usrKernel.c

3、kernelInit()初始化并启动内核。所在文件kernelLib.c

（a）激活intLockLevelSet()

（b）从内存池顶部创建堆栈和TCB

（c）调用taskInit()，taskActivate()，用于usrRoot()

（d）调用usrRoot()

4、usrRoot()，初始化I/O系统，驱动，设备（在configAll.h和config.h中指定）所在文件usrConfig.c

（a）调用sysClkConnect()，sysClkRateSet()，iosInit(),[ttyDrv()]

（b）初始化excInit()，logInit()，sigInit()

（c）初始化管道pipeDrv()

（d）stdioInit()，mathSoftInit()或mathHardInit()

（e）wdbConfig()：配置并初始化目标代理机

在大多数目标板的板级支持包中，VxWorks的入口点由两个函数：romInit()和romStart()来完成，而非sysInit()。具体基于ROM的VxWorks的初始化过程如下表所示：

1、romInit()  所在文件romInit.s

（a）禁止中断

（b）保存启动类型

（c）硬件初始化

（d）调用romStart()

2、romStart() 所在文件bootInit.c

（a）将数据段从ROM拷贝到RAM，清内存

（b）将代码段从ROM拷贝到RAM，有必要的话解压缩

（c）调用usrInit()

3、usrInit() 所在文件usrConfig.c

初始化程序

4、usrKernelInit() 所在文件usrKernel.c

如果相应的配置文件被定义，对应函数被调用

5、kernelInit() 所在文件kernelLib.c

初始化并启动内核

6、usrRoot() 所在文件usrConfig.c

初始化I/O系统，驱动器，创建设备

7、Application routine 所在文件Application source file

应用程序代码

BSP的文件构成

1、硬件初始化文件：处理器初始化程序

2、操作系统初始化文件：各类头文件、驱动程序、操作系统内核初始化程序、创建多任务环境程序

3、工具文件：各类make文件，制作系统引导文件的工具

BSP的工作

1、单板硬件初始化，主要是CPU的初始化，为整个软件系统提供底层的硬件支持

2、为操作系统提供设备驱动程序和系统中断服务程序

3、定制操作系统的功能，为软件系统提供一个实时多任务的运行环境

4、初始化操作系统，为为操作系统正常运行做好准备

BSP的生成有赖于VxWorks提供的一些开发和调试工具

术语的意义

CPU：目标板的CPU

TOOL：主机开发工具

ROM_TEXT_ADRS：启动ROM的16进制入口地址，多数目标板设置为ROM的起始地址

ROM_SIZE：ROM的16进制空间大小

ROM_LOW_ADRS：VxWorks装入的起始地址

ROM_HIGH_ADRS：boot ROM拷贝到RAM的起始地址

LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS：目标板存储空间的起始地址

LOCAL_MEM_SIZE：固定（静态）存储器大小

USER_RESERVED_MEM：保留内存大小

RAM_HIGH_ADRS：拷贝boot ROM映像的目标地址

ROM_BASE_ADRS：ROM起始地址

ROM_TEXT_ADRS：boot ROM的入口地址，多数为ROM空间的起始地址

ROM_WARM_ADRS：热启动的入口地址

ROM_SIZE：ROM空间的大小

其中ROM_TEXT_ADRS和ROM_SIZE的定义必须和Makefile一致。

常见错误

A、LOCAL_MEM_LOCAL_ADS的重要性，大多数应用都设置为0

B、在romInit.S中做了太多的设备初始化，romInit.S只做基本的初始化，真正的设备初始化在sysHwInit()中完成。

C、在sysALib.S中做的太少，所有在romInit.S中所做的初始化都必须在sysALib.S中重新初始化

D、把修改过的驱动程序放在错误的目录，与BSP有关的驱动程序应该放在target/config/bspname中，而不是WRS的target/src/drv和target/h/drv中。

E、混淆配置选项，在文件config.h中必须是可选BSP的配置，不可选项应包含在bspname.h中。