基于PC104總線的VxWorksBSP設(shè)計(jì)

1 引言

VxWorks是由美國的WindRiver推出的一種嵌入式強(qiáng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它存在多任務(wù)調(diào)度的方式，可以管理多個(gè)外設(shè)，而且它可根據(jù)應(yīng)用程序的需求對操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪，最大程度的壓縮代碼，實(shí)現(xiàn)程序的優(yōu)化。

Intelx86系列處理器的嵌入式應(yīng)用一般是以PC104的形式出現(xiàn)的，PC104除包括PC/AT的所有標(biāo)準(zhǔn)功能外，它的CPU模塊還有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：開發(fā)周期短、費(fèi)用低、體積小、層疊連接、功耗小、模塊化、抗沖擊及震動(dòng)能力強(qiáng)，工作及存儲(chǔ)溫度范圍寬、集成度高，可靠性高。

在PC/104總線設(shè)備上使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備通常有硬盤和基于閃存技術(shù)的固態(tài)電子盤。由于嵌入式系統(tǒng)工作環(huán)境一般比較惡劣，硬盤在惡劣的震動(dòng)條件下無法正常工作，而固態(tài)電子盤的工作范圍很寬，可以選擇相應(yīng)環(huán)境下的器件(零下40℃到零上85℃)，并且體積很小，適合嵌入式應(yīng)用。本嵌入式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備采用了CE公司的CF(CompactFlash)卡，而在此軟硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)開發(fā)了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks 的并基于PC104總線的板載支持包。

2 VxWorks板載支持包BSP設(shè)計(jì)

2.1 基于PC104總線設(shè)備的VxWorks操作系統(tǒng)映像開發(fā)

在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks中，硬件抽象層是以板載支持包BSP的形式出現(xiàn)的。針對不同的處理器體系結(jié)構(gòu)以及硬件環(huán)境設(shè)計(jì)不同的板載支持包，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks就可以用于不同的硬件環(huán)境，大大減少了資源浪費(fèi)。因?yàn)榘遢d支持包同時(shí)具有硬件相關(guān)性和操作系統(tǒng)相關(guān)性，是一個(gè)介于硬件與軟件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中的大部分與硬件相關(guān)的軟件模塊。VxWorks板載支持包BSP的設(shè)計(jì)概念使嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) VxWorks成為一個(gè)通用的嵌入式軟件開發(fā)包，使得相關(guān)的高層的嵌入式應(yīng)用能夠有效地運(yùn)行于特定的、應(yīng)用相關(guān)的硬件設(shè)備之上，使嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) VxWorks的可移植性大大加強(qiáng)。

BSP與VxWorks操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

圖1BSP與VxWorks操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)圖

基于PC104總線設(shè)備的VxWorks操作系統(tǒng)映像開發(fā)主要工作有3個(gè)方面：

①板載支持包設(shè)計(jì)與開發(fā)

VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的板載支持包的開發(fā)通常提供一般模板程序，選擇一個(gè)相同處理器結(jié)構(gòu)板載支持包進(jìn)行設(shè)計(jì)。

②相關(guān)外圍硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

嵌入式系統(tǒng)是針對某一具體應(yīng)用場合開發(fā)的專用系統(tǒng)，因此常常會(huì)使用到一些非標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)備，而VxWorks操作系統(tǒng)并不提供相關(guān)的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序，使用時(shí)需自行開發(fā)相應(yīng)的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序。

③操作系統(tǒng)映像配置與生成

對VxWorks操作系統(tǒng)各個(gè)功能模塊進(jìn)行配置，使其在滿足功能需求的條件下達(dá)到代碼量最小，同時(shí)也減少出錯(cuò)的可能性。

2.2 BSP的基本功能及其啟動(dòng)過程分析

VxWorks板級支持包BSP在功能上包含兩個(gè)部分：初始化和驅(qū)動(dòng)程序支持。BSP提供了VxWorks同硬件環(huán)境的基本接口界面，并在上電時(shí)進(jìn)行硬件初始化(包括中斷向量的初始化、定時(shí)器初始化、核心內(nèi)存映象的加載等)，支持VxWorks對硬件驅(qū)動(dòng)的訪問，將 VxWorks中軟件集成到一體，其功能相當(dāng)于PC機(jī)的BIOS。