基于VxWorks的嵌入式實時PLC設(shè)計

如圖可見 BSP 為上層軟件與底層硬件之間進行交互的橋梁，為上層提供統(tǒng)一接口。BSP中包括的驅(qū)動程序與具體的硬件相關(guān)，在移植到不同的硬件系統(tǒng)的時候，要修改相關(guān)的驅(qū)動。
4.2 VxWorks BSP 的特點
在眾多的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)中，VxWorks 是使用極為廣泛的一種操作系統(tǒng)，它實時性強，占用空間小，提供豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有眾多的調(diào)試手段。
VxWorks 的BSP 可以按功能分為兩大部分。
1）目標系統(tǒng)的系統(tǒng)引導部分：主要是目標系統(tǒng)啟動時的硬件初始化，在目標系統(tǒng)上電后開始執(zhí)行，主要是配置處理器的工作狀態(tài)，初始化系統(tǒng)的內(nèi)存等，這部分的程序一般只在系統(tǒng)引導時執(zhí)行，為操作系統(tǒng)運行提供硬件環(huán)境。
2）目標系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序：主要是驅(qū)動目標系統(tǒng)配置的各種設(shè)備，包括字符型設(shè)備、塊存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，這些設(shè)備驅(qū)動程序完成對硬件的配置，操作系統(tǒng)通過設(shè)備驅(qū)動程序來訪問硬件，從而完成讀取數(shù)據(jù)和外界的交互等。
在實際應(yīng)用中，為了獲得更好的穩(wěn)定性和執(zhí)行效率，許多設(shè)備驅(qū)動程序會直接和應(yīng)用程序捆綁在一起，而不是由操作系統(tǒng)來管理。
4.3 BSP 的設(shè)計與修改
WRS 提供了大量預制的，支持許多商業(yè)主版或評估板的BSP，減少了開發(fā)時間。
宏觀來看，BSP 包括兩部分：
初始化部分：CPU 初始化；目標板初始化；操作系統(tǒng)的初始化。
驅(qū)動程序部分：一般要包括時鐘、中斷、串口驅(qū)動。
具體來看，BSP 包括源文件、頭文件、派生文件。主要需要修改VxWorks 源碼中的以
下目錄中：
/target/config/all
幾個重要文件的功用如下：
1)bootConfig.c：引導ROM 映像的主要初始化和控制文件。
2)bootInit.c：引導ROM 映像的第二階段的初始化代碼。實現(xiàn)romStart 函數(shù)--romInit.s
中的romInit()函數(shù)執(zhí)行完后跳轉(zhuǎn)到romStart()，執(zhí)行解壓縮，代碼/數(shù)據(jù)段從rom 拷到ram。
3)usrConfig.c：VxWorks 映像的主要初始化代碼。
/target/config/comps/vxworks：實時內(nèi)核基本模塊描述（cdf）文件。
/target/config/comps/src：實時內(nèi)核模塊配置文件。供usrconfig.c 使用。
/target/config/bspname 該目錄下的文件就是要編寫的BSP 文件。
由于 BSP 系統(tǒng)開發(fā)的硬件相關(guān)性和處理器系列的多樣性，不可能有一種通用的程序或
方法來解決每一種處理器的BSP 問題，所以必須具體問題具體分析，不斷實踐，才能使程
序運行達到比較高的效率。
5、其它
另外，VxWorks 的多任務(wù)任務(wù)調(diào)度策略的實施也是實現(xiàn)嵌入式PLC 的一個關(guān)鍵點，確保高優(yōu)先級任務(wù)在確定的時間內(nèi)能被執(zhí)行，并對外部的異步事件作出及時響應(yīng)。多任務(wù)環(huán)境允許一個實時應(yīng)用作為一系列獨立任務(wù)來運行，各任務(wù)有各自的線程和系統(tǒng)資源。VxWorks系統(tǒng)提供了多處理器間和任務(wù)間高效的信號燈、消息隊列、管道、網(wǎng)絡(luò)透明的套接字。并具有實時系統(tǒng)的另一關(guān)鍵特性是硬件中斷處理。為了獲得快速可靠的中斷響應(yīng)，VxWorks 系統(tǒng)的中斷服務(wù)程序（ISR）有自己的上下文。鑒于篇幅關(guān)系，在本文不做詳細討論。
6、總結(jié)與展望
嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為歷史發(fā)展的必然，其極佳的可擴展性，對多種硬件的支持，同時能夠提高PLC 的運行速度和可靠性，并且支持多任務(wù)的控制策略，對PLC 的性能有了很大的提高。通過現(xiàn)場運行調(diào)試，對現(xiàn)場I/O 設(shè)備進行監(jiān)控，達到了預期的實時性要求，實現(xiàn)了通過現(xiàn)場總線或TCP/IP 通信協(xié)議與硬件層(I/O)高速的響應(yīng)目標。新型的基于VxWorks 的嵌入式實時PLC 具有很高的性能價格比，具有市場競爭優(yōu)勢，有助于我國PLC 企業(yè)發(fā)展本國市場，發(fā)展自主產(chǎn)業(yè)的PLC。
本文作者創(chuàng)新點：研究了于基于VxWorks 的嵌入式實時PLC 系統(tǒng)，并包含了處理器的優(yōu)化和BSP 的改造，是對現(xiàn)行國內(nèi)PLC 設(shè)計技術(shù)的一種拓展和補充。