PowerPC VxWorks BSP分析6——image加载

1 VxWorks加载
1.1 从TFFS文件系统加载

Tornado的TrueFFS是和VxWorks兼容的一种M-Systems Flite实现方式，它为种类繁多的flash存储设备提供了统一的块设备接口，并且具有可重入、线程安全的特点，支持大多数流行的CPU构架。有了Tornado的TrueFFS，应用程序对 flash存储设备的读写就好象它们对拥有MS-DOS文件系统的磁盘设备的操作一样。

如图18所示，TrueFFS由核心层（core layer）和三个功能层，翻译层（translation layer）、MTD层（MTD layer）、socket层（socket layer）组成。

图18 TrueFFS层结构布局

核心层（Core layer）：核心层主要起相互连接其他几层的功能。同时它也可以进行碎片回收、定时器和其他系统资源的维护。通常WindRiver公司将这部分内容以二进制文件提供。

翻译层主要实现TrueFFS和dosFs之间的高级交互功能。它也包含了控制flash映射到块、wear-leveling、碎片回收和数据完整性所需的智能化处理功能。目前有三种不同的翻译层模块可供选择。选择哪一种层要看你所用的flash介质是采用NOR-based，还是NAND-based，或者SSFDC-based技术而定。

Socket层则是提供TrueFFS和板卡硬件（如flash卡）的接口服务。其名字来源于用户可以插入flash卡的物理插槽。用来向系统注册socket设备，检测设备拔插，硬件写保护等。后面将详细讲解它的功能。

MTD层（Memory Technology Drivers）功能主要是实现对具体的flash进行读、写、擦、ID识别等驱动，并设置与 flash密切相关的一些参数。TrueFFS已经包含了支持Intel、AMD以及samsung部分flash芯片的MTD层驱动。新的芯片需要新的 MTD支持，你可以使用一个标准的接口来加入这些驱动。

以上四部分，我们通常要的工作就是后两层。

MX29LV160BT 芯片上建立TrueFFS 文件系统

1.配置相关文件

在此，以Nor Flash MX29LV160BT为例，开发工具为Tornado2.2 for PPC。要在VxWorks映像中包含 TrueFFS文件系统，首先必须在config.h文件中定义INCLUDE_TFFS。这使得VxWorks的初始化代码调用tffsDrv()来创建管理TrueFFS所需的结构和全局变量，并为所有挂接了的flash设备注册socket组件驱动。在链接的时候，通过解析与tffsDrv()相关联的符号（symbols）可以将TrueFFS所必需的软件模块链接到VxWorks映象中。

为了支持TrueFFS，每一个BSP目录下都必须包含一个sysTffs.c文件。它将TrueFFS所有的层（翻译层，socket层和MTD 层）链接到一起并和VxWorks绑定。因此，必须编辑这个文件并决定哪一种MTD和翻译层模块应该包含到TrueFFS中。即：

#define INCLUDE_MTD_MX29LV /* MX29LV160BT MTD driver */

#define INCLUDE_TL_FTL /* FTL translation layer */

#define FLASH_BASE_ADRS 0x2a10000 /* Flash memory base address */

#undef FLASH_SIZE

#define FLASH_SIZE 0x001f0000 /*Flash memory size, 2M (parameter block) */

其他无关的MTD driver包含头都#undef掉，同时定义Flash在系统中的基地址和大小。另外，还必须编辑sysLib.c中的 sysPhysMemDesc[ ]数组，将Flash基地址和大小加入到MMU中，以供将来访问Flash，否则访问Flash会失败。如果BSP目录下没有sysTffs.c文件，那么我们可以从其他BSP目录下拷贝一个即可，然后做上述修改，其他的内容基本可以不用修改。

接下来需要修改tffsConfig.c文件，为了方便管理，通常我们将src/drv/tffs/目录下该文件拷贝到我们BSP目录下，然后再做出修改。在MTDidentifyRoutine mtdTable[]表中加入如下语句：

#ifdef INCLUDE_MTD_MX29LV

mx29lvMTDIdentify,

#endif /* INCLUDE_MTD_MX29LV */

并在该文件开头声明。

#ifdef INCLUDE_MTD_MX29LV

FLStatus mx29lvMTDIdentify (FLFlash vol);

#endif /* INCLUDE_MTD_MX29LV */

最后就是将我们的flash相关MTD驱动加入到makefile中。即：

MACH_EXTRA = mx29lvMtd.o

为了方便我们调试MTD驱动，应该在重新编译VxWorks映象前将诸如格式化flash、创建TrueFFS块设备、绑定此块设备到dosFs所必要的功能包含到VxWorks映像中。比如如下定义：

#define INCLUDE_TFFS

#ifdef INCLUDE_TFFS

#define INCLUDE_TFFS_DOSFS

#define INCLUDE_TFFS_SHOW

#define INCLUDE_DOSFS /* dosFs file system */

#define INCLUDE_SHOW_ROUTINES /* show routines for system facilities*/

#define INCLUDE_TL_FTL

#define INCLUDE_IO_SYSTEM

#define INCLUDE_DISK_UTIL

#endif /* INCLUDE_DOSFS */

2.MTD驱动

做了上述配置后，进入VxWorks操作系统后，我们在shell上利用tffsShow工具来显示flash的信息。TffsShow函数最终会调用 MTD驱动中的mx29lvMtdIdentiy( )函数，在mx29lvMtdIdentiy ( )函数主要是通过读取MX29LV160BT芯片的设备和厂商ID来识别它，然后对FLFlash结构成员进行初始化，最主要的几个参数是：

type：Flash内存的JEDEC ID号；

erasableBlockSize：Flash内存的擦除块大小（字节）。设置这个值时应考虑到interleaving。因此，通常通过如下方法来设置它的大小；

Vol.erasableBlockSize = MX29LV_MTD_SECTOR_SIZE * vol.interleaving；

对于MX29LV160BT，MX29LV_MTD_SECTOR_SIZE为64K字节；

chipSize：使用来构建TrueFFS文件系统的flash实际大小（字节）；

noOfChips：使用来构建TrueFFS文件系统的flash实际片数；

interleaving：Flash内存交叉因子（interleaving factor）。即扩展数据总线的设备数。比如，一个32位数据总线上，我们可以使用4片8位或2片16位的设备；

map：指向flash内存映射（map）函数。该函数将flash映射到内存区；

read：指向flash内存的读函数。在MTD驱动识别函数中，这个成员函数已经被初始化为缺省的读函数。通常情况下，我们不需要再初始化它，否则还需要修改很多相关的函数；

write：指向flash内存的写函数。这个成员必须初始化，这是我们要做的一个重要工作；

erase：指向flash内存的擦除函数。这个成员必须初始化，这也是我们要做的一个重要工作。

针对FLFlash结构成员，我们所关心的两个函数就是写和擦除函数。在mx29lvMtdIdentiy()函数中必须有如下定义：

vol.write = mx29lvWrite;

vol.erase = mx29lvErase;

在mx29lvWrite()函数中主要是实现将数据写到flash中。首先需要对扇区进行解锁，然后写入写命令，之后才能进行数据的写入。最后需要判断数据是否写完。为了确保操作成功，我们应该在写完每个数据后进行数据的比较，比较正确后方能进行下一个数据的操作。

在mx29lvErase()函数中主要是实现flash扇区的擦除。如今的flash一般都是按照扇区进行擦除操作的。在擦除操作之前也应该首先对扇区进行解锁，然后写擦除建立和扇区擦除命令。擦除成功后，flash中的内容应该是0xffff。所以为了确保成功，我们还是应该在擦除后进行比较，比较正确后方能进入下一个扇区的擦除操作，否则返回擦除错误标志。

所以，对于MTD驱动的调试，基本上就是调试写和擦除两个函数。在调试过程中，我们可以在这两个函数相应位置加入打印语句来调试。为了能调试这两个函数，我们通过在shell上输入命令tffsDevFormat来格式化flash， tffsDevFormat最终会调用mx29lvErase和mx29lvWrite函数，如果成功就会返回0，否则返回-1。当然也可以调用 tffsDevCreate函数来验证我们的写和擦除函数的正确性。图19说明了tffsDevCreate调用过程。

图19 tffsDevCreate()调用过程

在shell上利用tffsShow来验证mx29lvMtdIdentiy。

> tffsShow

0: socket=RFA: type=0x2249, unitSize=0x10000, mediaSize=0x1f0000

value = 49 = 0x31 = "1"

说明已正确识别到MX29LV160BT设备，设备号为0x2249。

建立TFFS 设备

1.挂接设备名

MTD驱动调试成功后，我们就可以给flash设备挂接上dos设备名，如下操作：

格式化：

>    tffsDevFormat 
value = 1
>    usrTffsConfig 0,0,”/tffs0”
value = 0
然后通过devs来查看挂接的设备名：

>    devs
drv name                
  0 /null               
  1 /tyCo/0             
  1 /tyCo/1             
  5 host:               
  6 /pty/rlogin.S       
  7 /pty/rlogin.M       
  3 /tffs0/             
  8 /vio                
value = 25 = 0x19

看到/tffs0/说明挂接设备已经成功，接下来就可以利用dosFs文件系统相关命令来操作flash了。如，ls、copy等。

用代码来完成上述过程：

STATUS flashInit(void)

{

STATUS rc = OK;

if (tffsDrv() != OK)

{

printf("Could not initialize.\n");

return (ERROR);

}

#if 0

printf("Attaching to flash file system... ");

#endif

dosFsInit(NUM_DOSFS_FILES); /* initialize DOS-FS */

if (usrTffsConfig(driveNumber1, 0, SYS_BASE_FS) == ERROR)

{

printf("\ncore file system not exist.\n");

rc = sysTffsFormat(0, 0, 0, SYS_BASE_FS, 0, 0, 0);

}

return rc;

}

上述代码中的sysTffsFormat()会调用tffsDevFormat()进行格式化操作，如：

tffsDevFormat(driveNumber, (int)params);

params为tffsDevFormatParams结构体指针，即格式化参数，如：

#define TFFS_FORMAT_PARAM_WITH_ROOM_FOR_CONFIG_WORD \

{{1, 99, 1, 0x10000l, NULL, {0,0,0,0}, NULL, 2, 0, NULL}, FTL_FORMAT_IF_NEEDED}

而函数usrTffsConfig( )则将tffsDevCreate( )和dosFsDevInit( )进行了合成，是一个快捷函数。

2.从Flash中启动并下载VxWorks映像

要从flash中下载VxWorks映像，首先需要把VxWorks映像拷贝到flash中，在shell中的操作命令为copy “VxWorks”,“tffs0/VxWorks”，然后修改config.h文件中引导行，如下：

#define DEFAULT_BOOT_LINE \

"tffs=0,0(0,0)host:/tffs0/VxWorks h=192.168.0.153 e=192.168.0.154 u=target pw=target o=cpm"

修改完后，重新编译生成bootrom_uncmp.bin，并把它烧写到flash中。然后重新启动，即可看到如下启动画面：

boot device          : tffs=0,0
unit number          : 0 
processor number     : 0 
host name            : host
file name            : /tffs0/VxWorks
inet on ethernet (e) : 192.168.0.154
host inet (h)        : 192.168.0.153
user (u)             : target
ftp password (pw)    : target
flags (f)            : 0x0 
other (o)            : cpm
Attaching to TFFS... done.
Loading /tffs0/VxWorks...894304
Starting at 0x10000...
Development System
        VxWorks version 5.5.1
        KERNEL: WIND version 2.6
        Copyright Wind River Systems, Inc., 1984-2003
    CPU: Motorola ADS - PowerPC 860.  Processor #0.
    Memory Size: 0x1000000.  BSP version 1.2/5.
    WDB Comm Type: WDB_COMM_END
                 WDB: Ready.

到此，说明引导成功。flash整个TFFS文件系统就已经建立成功。

在一片FLASH 上 同时装载BootRom 、VxWorks 文件

我们将Flash地址映射成两个地址段，一段用做BootRom，一段用做 VxWorks使用，用做BootRom的地址段为0xFFF00000~0xFFF80000，另外一段用做 VxWorks的地址段为0x04080000~0x04800000（假设此Flash大小为8M大小），在 0xFFF00000~0xFFF80000地址段写入BootRom，在0x04080000~0x04800000地址段写入 VxWorks，加电后，PC指针会跳到0xFFF00100地址执行第一条指令，引导BootRom起来并最终 VxWorks系统引导成功。实现过程：

1.片选(?)

在romInit.s文件中要做如下的片选操作，片选0为BOOT Flash的地址片选，片选1为Flash的地址片选，其中ROM_BASE_ADRS为0xFFF00000

/* -------------------------------------------------------- */
/* Initialize Chip Select 0 for Bootrom */
/* ------------------------------------------------------------- */
lis r5, HIADJ( ROM_BASE_ADRS | BR_PS_8 | BR_WP | BR_V)
addi r5, r5, LO( ROM_BASE_ADRS | BR_PS_8 | BR_WP | BR_V)
stw r5, BR0(0)(r4)
lis r5, HIADJ( 0xFFF80000 | 0x00000100 | 0x00000080)
addi r5, r5, LO( 0xFFF80000 | 0x00000100 | 0x00000080)
stw r5, OR0(0)(r4)
/* -------------------------------------------------- */
/* Initialize Chip Select 1 for FLASH */
/* -------------------------------------------------- */
lis r5, HIADJ( 0x04000000 | BR_PS_16 | 0x00000001)
addi r5, r5, LO( 0x04000000 | BR_PS_16 | 0x00000001)
stw r5, BR1(0)(r4)
lis r5, HIADJ(0xff800000 | 0x00000100 | 0x00000080)
addi r5, r5, LO(0xff800000 | 0x00000100 | 0x00000080)
stw r5, OR1(0)(r4)

2.地址映射

在sysLib.c文件中有一sysPhysMemDesc的地址映射数组的声明，对BOOT Flash和Flash的地址按照如下的地址映射后，VxWorks系统才会让你对此地址进行相应的读写操作。

{
(void *) 0x04000000,
(void *) 0x04000000,
0x00800000, /* 8 m - Flash window 1 */
VM_STATE_MASK_VALID | VM_STATE_MASK_WRITABLE,
VM_STATE_VALID | VM_STATE_WRITABLE
},
{
(void *) ROM_BASE_ADRS,
(void *) ROM_BASE_ADRS,
ROM_SIZE, /* Flash memory */
VM_STATE_MASK_VALID | VM_STATE_MASK_WRITABLE |
VM_STATE_MASK_CACHEABLE ,
VM_STATE_VALID | VM_STATE_WRITABLE |
VM_STATE_CACHEABLE_NOT
}

3.文件烧录

还存在一个问题，因为BOOT Flash是可以在烧录器上烧录的，而Flash芯片是直接焊接在MPC860的主板上，只能通过相应的Flash驱动才能进行读写的，是不可能通过烧录器烧录，要解决此问题那只能按照如下办法解决。

在主板上要保留有BootRom Flash座，要有一片从BOOT Flash引导的BOOT Flash芯片，此芯片中要有已经烧录好的可以正常运行的 BootRom程序，先将此芯片加到BootRom Flash座上，加电将系统引导起来，然后用事先写好的将BootRom及VxWorks写入 Flash的函数将BootRom及VxWorks文件写入Flash相应的地址段，注意写入地址要正确，即BootRom的第一条指令必须写在 0xFFF00100地址，关电后将BOOT Flash从座中取出来，加电后系统就从Flash中引导起来了。

1.2 从串口加载

1．配置config.h文件

a. 修改DEFAULT_BOOT_LINE为tsfs (target server file system) 方式引导VxWorks映象：

#define DEFAULT_BOOT_LINE \
"tsfs(0,0)aman:/vxWorks h=192.168.0.108 e=192.168.0.67 u=amd pw=0000 tn=snds100"
b. 如果定义了INCLUDE_END，则#undef掉它。

c.屏蔽掉原来对串口的设置。如果有两个可用串口，那么增加以下的配置内容：

�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D
/* Serial port configuration */
#define INCLUDE_SERIAL

#undef  CONSOLE_TTY
#define CONSOLE_TTY  1 /*console channel */
#undef  CONSOLE_BAUD_RATE
#define CONSOLE_BAUD_RATE  38400 /* Redefine to PP1 default */

#undef  WDB_TTY_CHANNEL
#define WDB_TTY_CHANNEL     0

#undef  WDB_COMM_TYPE
#define WDB_COMM_TYPE     WDB_COMM_SERIAL  /* 0 communication through serial port */

#undef  WDB_TTY_BAUD

#define WDB_TTY_BAUD    38400

#define INCLUDE_TSFS_BOOT
�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D

这时串口0通道将被用作VxWorks映象下载及握手的通道，而串口1通道则被作为控制台信息的打印通道。两者的波特率都是38400。如果只有一个串口，那么必须这样配置：

�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D�D
#undef CONSOLE_TTY
#define CONSOLE_TTY         NONE
#undef WDB_TTY_CHANNEL
#define WDB_TTY_CHANNEL     0
#undef WDB_COMM_TYPE
#define WDB_COMM_TYPE  WDB_COMM_SERIAL
#undef  WDB_TTY_BAUD
#define WDB_TTY_BAUD    38400
#define INCLUDE_TSFS_BOOT

这时将没有控制台，所以将不能更改boot参数。

2．配置Tornado的Target Server

a.选择Tornado下的菜单“Tools”－＞“Target Server”－＞“Config…”->“New”，新建一个Target Server。如下图所示：

b.配置core file

如下图所示，指定要下载的VxWorks映象文件：

c.配置tsfs文件系统

如下图所示：

3．这样就基本完成了所有的配置。重新编译bootrom和VxWorks，接上2根串口线，配置好作为控制台的超级终端。再启动tornado的target server，然后重启目标机，出现如下的界面：

目标机从串口0开始下载VxWorks映象并运行它。最后打印出WDB: Ready.要了解更详细的内容请参阅Tornado在线帮助：TSFS Boot Configuration。

目标服务文件系统：TSFS

虽然目标服务文件系统（TSFS）是一个全特征VxWorks文件系统，但是通过使用目前定位在主机上的文件系统执行文件操作。TSFS使用WDB驱动程序把来自I/O系统的请求转移到目标服务器。目标服务器使用主机文件系统读取执行请求。那么当你用TSFS打开一个文件，被打开的文件事实上在主机上。将来在对open（）调用中获得的文件描述符的read（）和write（）调用事实上是从打开的主机文件读取和写入。