智能命令行在SOPC系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)

命令行是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的組件之一。它可以幫助開(kāi)發(fā)人員更方便的控制系統(tǒng)。在調(diào)試過(guò)程中，可以讓開(kāi)發(fā)人員隨時(shí)變更測(cè)試方法。

　　FPGA的成本越來(lái)越低，F(xiàn)PGA上的嵌入式系統(tǒng)(SOPC)也應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。但是相對(duì)其他成熟的計(jì)算機(jī)體系，SOPC系統(tǒng)現(xiàn)在還沒(méi)有命令行。為了更好的推廣SOPC應(yīng)用，筆者開(kāi)發(fā)了一個(gè)智能的命令行模塊，可以調(diào)用系統(tǒng)中的任意函數(shù)，降低了開(kāi)發(fā)人員的使用難度。在最小配置時(shí)，它只有大約1000行代碼，占用14KB存儲(chǔ)容量，可以放在完全由FPGA片內(nèi)資源構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。它的結(jié)構(gòu)也具有很好的擴(kuò)展性，開(kāi)發(fā)人員可以結(jié)合自己的需求，輕松添加命令，豐富它的特性。

　　命令行框架設(shè)計(jì)

　　1 總體設(shè)計(jì)

　　好的命令行要具有擴(kuò)展性，開(kāi)發(fā)人員能輕松添加自己的命令;也要傻瓜化，簡(jiǎn)單易于使用。

　　為了達(dá)到這兩個(gè)目的，可采用編譯器創(chuàng)建的數(shù)組作為命令的總索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為每條命令創(chuàng)建一個(gè)變量，指定它放在一個(gè)命令行專用的段中;其中用段“shell_cmd_tab”存放用戶主動(dòng)創(chuàng)建的命令;用段“shell_cmd_tab_auto”存放系統(tǒng)中所有全局函數(shù)。創(chuàng)建變量只需調(diào)用宏SHELL_CMD_DECL，提供命令名、命令說(shuō)明和函數(shù)名即可。這樣就可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言函數(shù)、變量、段、內(nèi)存區(qū)域的自動(dòng)映射過(guò)程。

　　命令的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下。

　　typedef struct _ncommand_t {

　　const char *name;

　　const char *descr;

　　shell_st_call cfunc;

　　} ncommand_t;

　　為了簡(jiǎn)化命令的創(chuàng)建，定義下面這個(gè)宏來(lái)創(chuàng)建命令。

　　#define SHELL_CMD_DECL(name, usage, func) ncommand_t _shell_cmd_tab_##func _attribute_ ( (section( “.shell_cmd_tab”) ) )={ name, usage, func }; // small memory version

　　創(chuàng)建命令的實(shí)例如下：SHELL_CMD_DECL(“dump”, “Shows a memory dump”, hexdump);

　　2 連接腳本

　　在連接腳本里指定段的位置是簡(jiǎn)化命令行使用流程的關(guān)鍵。GCC使用PROVIDE定義變量。筆者使用PROVIDE定義了各個(gè)段的起始地址和結(jié)束地址，從而可以在代碼中使用段地址查詢到所有命令。在編譯器使用的連接腳本中添加如下行定義函數(shù)表。

　　.shell :

　　{

　　PROVIDE (__ram_shell_start = ABSOLUTE(.));

　　. = ALIGN(32 / 8);

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_begin = ABSOLUTE(.));

　　*(.shell_cmd_tab .shell_cmd_tab.*)

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_end = ABSOLUTE(.));

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_auto_begin = ABSOLUTE(.));

　　*(.shell_cmd_tab_auto .shell_cmd_tab_auto.*)

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_auto_end = ABSOLUTE(.));

　　*(.shell .shell.*)

　　. = ALIGN(32 / 8);

　　PROVIDE (__ram_shell_end = ABSOLUTE(.));

　　} > ddr_sdram