概述

　　VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），它采用微內(nèi)核的結(jié)構(gòu)，具有支持多種處理器，豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，良好的兼容性和裁減性等特點(diǎn)，同時(shí)具有程序動(dòng)態(tài)鏈接和的功能。

　　BSP（Board Support Packet——板級(jí)支持包）是介于底層硬件和上層軟件之間的底層軟件開發(fā)包，它主要功能為屏蔽硬件，提供操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)及硬件驅(qū)動(dòng)，具體功能包括：

　　單板硬件初始化，主要是CPU的初始化，為整個(gè)軟件系統(tǒng)提供底層硬件支持；

　　為操作系統(tǒng)提供設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和系統(tǒng)中斷服務(wù)程序；

　　定制操作系統(tǒng)的功能，為軟件系統(tǒng)提供一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境；

　　初始化操作系統(tǒng)，為操作系統(tǒng)的正常運(yùn)行做好準(zhǔn)備；

　　BSP文件在vxworks/target/config/all和vxworks/target/config/bspname文件夾里。其中，all文件夾里的文件是所有BSP的通用文件，bspname文件夾的文件是用戶自己定制的BSP文件。

　　經(jīng)過編譯、鏈接，并在makefile和depend. bspname等文件的控制下，原程序?qū)⑸社R像。VxWorks的鏡像可分為兩類：可鏡像和可引導(dǎo)鏡像。

　　鏡像就是像照鏡子一樣。我們一般說的鏡像是指給系統(tǒng)作個(gè)ghost鏡像。這樣可以在很短時(shí)間，很方便的還原出一個(gè)完整的系統(tǒng)來。鏡像可以說是一種文件，比如iso,gho都屬于鏡像文件，鏡像文件可以直接刻錄到光盤中，也可以用虛擬光驅(qū)打開。

　　鏡像文件的應(yīng)用范圍比較廣泛，常見的應(yīng)用就是數(shù)據(jù)備份（如軟盤和光盤）。隨著寬帶網(wǎng)的普及，有些網(wǎng)站也有了ISO格式的文件，方便了軟件光盤的制作與傳遞。常見的鏡像文件格式有ISO、BIN、IMG、TAO、DAO、CIF、FCD。 　　還有一個(gè)常識(shí)就是正版用的人多了就成了盜版了，正版用戶每人有一個(gè)正版序列號(hào)，主要用于升級(jí)和打補(bǔ)丁，所以鏡像和正版不能劃等號(hào)，主要是要有序列號(hào)。 　　當(dāng)然據(jù)傳正版鏡像會(huì)比盜版穩(wěn)定一點(diǎn)，據(jù)傳而已，另外還有和虛擬光驅(qū)關(guān)聯(lián)的鏡像文件。

　　可鏡像（Loadable Image）：實(shí)際包括兩部分，一是vxWorks，二是boot ROM，兩部分是獨(dú)立創(chuàng)建的。其中boot ROM包括被壓縮的boot ROM鏡像（bootrom）、非壓縮的boot ROM鏡像（bootrom_uncmp）和駐留ROM的boot ROM鏡像（bootrom_res）三種類型；

　　可引導(dǎo)鏡像（Bootable Image）：是將引導(dǎo)程序和vxWorks融為一體的鏡像，它常常是終產(chǎn)品，包括不駐留ROM的鏡像和駐留ROM的鏡像兩種類型。

　　VxWorks系統(tǒng)啟動(dòng)流程

　　VxWorks 是美國 Wind River System 公司（ 以下簡稱風(fēng)河 公司 ，即 WRS 公司）推出的一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。Tornado 是WRS 公司推出的一套實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，類似Microsoft Visual C，但是提供了更豐富的調(diào)試、仿真環(huán)境和工具。

　　VxWorks 提供了一個(gè)快速靈活的與 ANSI C 兼容的 I/O 系統(tǒng)，包括 UNIX 標(biāo)準(zhǔn)的Basic I/O（creat（）， remove（）， open（），close（）， read（）， write（）， and ioctl（）。），Buffer I/O （fopen（）， fclose（）， fread（）， fwrite（）， getc（）， putc（）） 以及POSIX 標(biāo)準(zhǔn)的異步 I/O。VxWorks 包括以下驅(qū)動(dòng)程序：網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)、管道驅(qū)動(dòng)、RAM盤驅(qū)動(dòng)、SCSI驅(qū)動(dòng)、鍵盤驅(qū)動(dòng)、顯示驅(qū)動(dòng)、磁盤驅(qū)動(dòng)、并口驅(qū)動(dòng)等

　　一般來說，所有處理器的VxWorks系統(tǒng)啟動(dòng)流程都是相似的，但有些處理器會(huì)有一些特殊的步驟，而另一些處理器會(huì)跳過幾個(gè)步驟。

　　BSP的開發(fā)過程

　　建立開發(fā)環(huán)境

　　主要是以目標(biāo)板CPU的BSP文件為模板，在 ornado argetconfig目錄下創(chuàng)建用戶的BSP目錄bspname，把 ornado argetconfigall下的文件和BSP模板文件拷貝到該目錄下，根據(jù)具體情況選擇合適的VxWorks鏡像類型。

　　修改模板程序

　　Makefile

　　Makefile文件控制鏡像的創(chuàng)建，在Makefile文件里使用了將近135個(gè)宏，簡單的Makefile文件要包含以下的宏：

　　·CPU：目標(biāo)板CPU的類型；

　　·TOOL：主機(jī)的make工具，為GNU；

　　·TGT_DIR：target路徑，默認(rèn)為$（WIND_BASE）/target；

　　·TARGET_DIR：BSP目錄名；

　　·VENDER：目標(biāo)板生產(chǎn)商名；

　　·BOARD：目標(biāo)板名；

　　·ROM_TEXT_ADRS：boot ROM的入口地址（以16進(jìn)制表示，并且與config.h文件定義相同）；

　　·MACH_EXTRA：擴(kuò)展文件，用戶可以加入自己的目標(biāo)模塊；

　　·除此以外，Makefile文件還需要包括以下文件：

　　·$（TGT_DIR）/h/make/defs.bsp：Vxworks系統(tǒng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)變量定義；

　　·$（TGT_DIR）/h/make/make.$（CPU）$（TOOL）：提供了特別的目標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)和一套編譯工具，如make. ARM7TDMI_Tgnu；

　　·$（TGT_DIR）/h/make/defs.$（WIND_HOST_TYPE）：提供了與主機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的定義；

　　·如果沒有用all目錄下的文件而是拷貝到bspname下修改并使用，需要定義與這些文件有關(guān)的宏，如

　　BOOTINIT=bootInit.c

　　這樣在創(chuàng)建鏡像時(shí)就不會(huì)用all目錄下的文件而使用bspname目錄下的相應(yīng)文件了；

　　·在Makefile文件里凡是16進(jìn)制數(shù)前面都無需加“0x”；

　　bspname.h

　　根據(jù)具體目標(biāo)板設(shè)置串行接口、時(shí)鐘以及I/O設(shè)備等。在該文件中必須包含以下內(nèi)容：

　　·中斷向量/級(jí)別

　　·I/O設(shè)備地址

　　·設(shè)備寄存器位的含義

　　·系統(tǒng)和附加時(shí)鐘參數(shù)（和速率）

　　config.h

　　根據(jù)目標(biāo)板的具體情況配置宏定義，注意ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、RAM_LOW_ADRS、RAM_HIGH_ADRS要與Makefile文件里定義的一致，LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS和LOCAL_MEM_SIZE要正確。

　　romInit.s

　　這是系統(tǒng)上電后運(yùn)行的個(gè)程序，根據(jù)具體目標(biāo)板對(duì)寄存器和CPU進(jìn)行設(shè)置；以CPU為ARM7TDMI為例，romInit.s 需要進(jìn)行的工作有：

　　·保存啟動(dòng)方式：對(duì)于冷啟動(dòng)，如果CPU配置的是HIGH VECTORS，就設(shè)置入口地址為0xFFFF0000，否則設(shè)置入口地址為0x00000000；

　　·屏蔽中斷：通過設(shè)置cpsr的I_BIT和F_BIT都為1來實(shí)現(xiàn)，還要設(shè)置中斷寄存器為關(guān)模式，同時(shí)設(shè)定運(yùn)行模式為SVC32模式；

　　·初始化堆棧指針pc和sp：堆棧指針sp指向STACK_ADRS，這個(gè)宏的定義為當(dāng)鏡像為駐留ROM時(shí)，該宏值為_sdata，當(dāng)鏡像為非駐留ROM時(shí)該宏值為_romInit，這兩個(gè)地址經(jīng)過地址映射后都指向被拷貝鏡像在RAM的目標(biāo)地址；

　　·初始化cache，屏蔽cache；

　　·根據(jù)具體目標(biāo)板的需要初始化其他寄存器；

　　·指針跳轉(zhuǎn)到romStart（）函數(shù)并執(zhí)行；

　　sysALib.s

　　與romInit.s文件實(shí)現(xiàn)的功能相似，但如果在romInit.s文件里對(duì)DRAM和內(nèi)存控制器進(jìn)行了初始化在這里不再進(jìn)行這項(xiàng)工作；

　　創(chuàng)建VxWorks鏡像

　　根據(jù)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的集成環(huán)境下Build菜單中選擇Build Boot ROM來創(chuàng)建各種類型的Boot ROM；

　　結(jié)語

　　我們已經(jīng)利用基于VxWorks的BSP開發(fā)包成功的進(jìn)行了線纜調(diào)制解調(diào)器的底層軟件開發(fā)。在開發(fā)過程中深感BSP在整個(gè)系統(tǒng)軟件中的重要性——沒有正確的BSP軟件，整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)和運(yùn)行也不會(huì)正確。對(duì)同一目標(biāo)板而言，不同操作系統(tǒng)的BSP在本質(zhì)上是一樣的，但是不同的操作系統(tǒng)將提供不同的支持庫，另外在BSP結(jié)構(gòu)上也可能會(huì)有所不同，在做BSP移植的時(shí)候應(yīng)該注意。

參考文獻(xiàn):

[1]. TOOL datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TOOL_2550708.html.
[2]. ARM7TDMI datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/ARM7TDMI_139812.html.