VxWorks BSP开发和启动过程

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一．BSP

1.定义：Board Support Package, Provides VxWorks with primary interface to hardware environment。

2.作用：

在通电后,初始化硬件；

支持VxWorks和硬件驱动通信；

使hardware-dependent 和 hardware-independent在VxWorks系统中很好的结合；

二．开发BSP主要的两点:

系统image的生成,image的种类,image的download下载过程,系统的启动顺序和过程,调试环境的配置及远端调试的方式和方法,相应BSP设置文件的修改(网络,串口... )，BSP各文件的组成和作用。

要对系统底层驱动清楚,也就是对CPU及相关的硬件有所了解.主要是32微处理器(上电启动过程, download image的方式方法,读写ROM,地址空间分配,MMU,寄存器,中断定义,..).参照硬件资料,多读一些源码会有所帮助.

 

三．两个主要两个协议：

WTX协议(Wind River Tool eXchange): 用于开发机内部Tornado工具与Target Server之间通信.

WDB协议(Wind DeBug): 用于主机Target Server与目标机之间的通信.

 

四．主要BSP主要文件目录的组成及主要文件的作用:

1.目录target/config/All:

这个目录下的文件是所有BSP文件共享的,不是特别需要不要更改里面的任何文件.

a.    configAll.h: 
缺省定义了所有VxWorks的设置.如果不用缺省的设置,可在BSP目录下的config.h文件中用#define或#undef方式来更改设置.

b.    bootInit.c: 
在romInit.s后,完成Boot ROM的第二步初始化.程序从romInit.s中的romInit()跳到这个文件中的romStart().来执行必要的解压和ROM image的放置.

c.    bootConfig.c: 完成Boot ROM image的初始化和控制.

d.    usrConfig.c: VxWorks image的初始化代码.

 

2.目录target/config/comps/src:

涉及系统核心的components,主要由target/config/All中usrConfig.c中函数调用.

 

3.目录target/config/bspname:

包含系统或硬件相关的BSP文件.

a.    Makefile   一些命令行控制images的生成。

b.    README     BSP发布纪录,版本,总的文档

c.    config.h   包括所有涉及CPU主板的设置及定义(includes,definations),参见 BSP设置文件及生成下载

d.    configNet.h   网络驱动的主要设置文件,主要对END驱动设置.

e.    romInit.s     汇编语言文件,是VxWorks Boot ROM和ROM based image的入口,参见 系统启动部分

f.    sysALib.s     汇编语言文件,程序员可以把自己的汇编函数放在这个文件里,在上层调用.VxWorks image的入口点_sysInit在这个文件里,是在RAM中执行的第一个函数.

g.    sysLib.c     包含一些系统相关的函数例程,提供了一个board-level的接口,VxWorks和应用程序可以以system-indepent的方式生成.这个文件还能包含目录target/config/comps/src的驱动.

h.    sysScsi.c     可选文件用于Scsi设备设置和初始化.

i.    sysSerial.c   可选文件用于所有的串口设置和初始化.

j.    bootrom.hex   SIC文件包含VxWorks Boot ROM代码

k.    VxWorks       运行在目标机上,完整的,连结后的VxWorks二进制文件.

l.    VxWorks.sym   完全的,连结后带有符号表的VxWorks二进制文件

m.    VxWorks.st    完全的,连结后,standalone,带有符号表的VxWorks二进制文件

注：

BSP用"make"来编译连接生成(Created),而不是用Tornado的工具.

BSP和应用程序都可以在"make"或"tornade"上开发(developed)

BSP被设置包括以下驱动:

中断控制interrupt controller,计时器timer(sys/aux),串口UART(serial),显示屏LCD,键盘Keyboard(opt),触摸屏touch-screen(opt)。

一．VxWorks Image的种类:

BSP默认的download VxWorks RAM image方式是从Ethernet. 串口电缆需要用来和开发板(COM1)通信,通过协议WDB.

 
可加载的映像( Loadable images) 可分为：

1.ROM-based images---compressed/uncompressed(只要一个映像)。

2.ROM-Resident images(BootRom + VxWorks Image 模式)。

 

BootRom中烧录的映像：

VxWorks boot images---A VxWorks image designed to load another VxWorks images containing application code (often refer to as "boot code") ,"Burned" into ROM or loaded into Flash,Maybe execute in ROM/Flash (ROM-resident),Maybe execute out of RAM.

 

VxWorks映像(包含用户程序) ：

VxWorks images---A VxWorks image containing "end-user" code,

VxWorks映像又分为以下两类:

1.Loadable VxWorks image--VxWorks images loaded by VxWorks boot image.

2.VxWorks ROM image--VxWorks image "burned" into ROM or loaded into Flash.May execute in Flash.

 

VxWorks Image文件类型的说明

1.Uploaded images（通过网口或串口下载到RAM）:

vxWorks - basic Tornado, shell 和 symbol table 在主机端

vxWorks.st（文件很大）- 独立的 image,包含shell和 symbol table在目标板运行

2.ROM based images(直接烧入ROM的VxWorks):

vxWorks_rom - Tornado in ROM,非压缩, 在 RAM 中运行

vxWorks.res_rom_nosym - Tornado in ROM, 非压缩,在 ROM 中运行

vxWorks.st_rom - Stand-alone in ROM, 压缩, RAM 中运行

vxWorks.res_rom - Stand-alone in ROM, 非压缩, ROM 中运行

 

VxWorks映像包含数据和程序段两个部分

VxWorks images consist of:

1.Text segment---executable instruction.

2.Data segment---Initilized global and static varibles.

 

 

非BSP make文件中包括:

include $(TGT_DIR)/h/make/rules.library
include $(TGT_DIR)/h/make/defs.default(define default value for makefile)

...............

BSP make文件中包括: include $(TGT_DIR)/h/make/rules.bsp ...

 

 

一．系统启动顺序

VxWorks image

分为在ROM中运行和在RAM中运行两种.两者启动顺序的区别在于sysInit()函数的调用.该函数在RAM运行的VxWorks中初始化RAM。

 

1.ROM中运行的VxWorks ：

VxWorks在ROM中运行,即写入ROM中的VxWorks是非压缩的,不需要解压,系统直接跳到ROM的首地址,运行VxWorks.注意:ROM运行的VxWorks并不支持所有的主扳,应以主板手册为准.

1.1执行顺序

romInit.s的romInit()-->bootInit.c的romStart()-->usrConfig.c中的usrInit()-->sysHwInit()-->usrKernelInit()-->KernelInit(usrRoot,...)

1.2优点

   VxWorks在ROM中运行主要是为了节省RAM空间,以便应用程序有更大的空间运行.只把VxWorks image的data段复制到RAM的LOCAL_LOW_ADRS, text部分留在ROM并在ROM中执行.

1.3缺点

ROM中运行的VxWorks缺点是运行速度慢.

 

2. RAM中运行的VxWorks

VxWorks在RAM中运行,即写入ROM中的Boot或VxWorks Image是压缩的,需要先解压copy所有的text和data到RAM的LOCAL_LOW_ADRS中,下面sysInit()主要是初始化RAM用的,系统直接跳到RAM的首地址,运行VxWorks。usrInit()前面不压缩,即romInit(),romStart()不能压缩.

2.1程序执行顺序

romInit.s中的romInit()-->bootInit.c中的romStart()-->sysaLib.s中的sysInit()-->usrConfig.c中的usrInit()-->sysHwInit()-->usrKernelInit()

-->KernelInit(usrRoot,...)

 

  Boot或VxWorks image的text段或data段会从ROM复制到RAM,在RAM中运行。其中usrRoot()是VxWorks启动的第一个任务,由它来初始化 driver,network等描述: romInit.s first execute in flash,minal initiliz,then jump to romStart.romStart() 开始装载和解压image到RAM,sysaLib.s是在RAM中执行的第一个函数.

 

BootROM image

BootROM image 最少的系统初始化,主要用于启动装载VxWorks image.一般有压缩和不压缩两种形式,如bootrom和boot_uncmp.与VxWorks image的区别在于一个Bootrom调用bootConfig.c,而VxWorks调用usrConfig.c.

 

1.1程序执行顺序

romInit.s中的romInit()-->bootInit.c中的romStart()-->文件bootConfig.c中的usrInit()-->sysHwInit()-->usrKernelInit()

-->KernelInit(usrRoot,...)

 

其中 /target/config/all/bootConfig.c是Boot ROM设置模块.用于通过网络加载VxWorks image.

usrRoot()-->bootCmdLoop(void)命令行选择,或autobooting

-->bootLoad(pLine, &entry)加载模块到内存(网络,TFFS,TSFS...)

-->netifAttach()-->go(entry)-->(entry)()从入口开始执行,不返回.

 

1.2各个函数的主要作用

romInit()        power up,disable interrupt,put boot type on the stack,clears caches.

romStart()      load Image Segments into RAM.

usrInit() Interrupt lock out,save imformation about boot type,handle all the Initialization before the kernel is actually started,then starts the kernel execution to create an initial task usrRoot().This task completes the start up.

sysHwInit()    Interrupt locked,Initializeshardware,registers,

activation kernel

KernelInit(usrRoot,...)

Initializes and starts the kernel.

Defines system memory partition.

Activates a task tUsrRoot to complete initalization.

Unlocks inierrupts.

Uses usrInit()stack.

usrRoot()     初始化内存分区表(memory partition library)

初始化系统系统时钟(system clock)

初始化输入输出系统(I/O system)----可选

Create devices----可选

设置网络(Configure network)--------可选

激活WDB目标通信(Activate WDB agent)---------可选

调用程序(Activate application)

 

VxWorks 在ROM中的情况

ROM 低地址位为没有压缩的romInit.s和romStart()在ROM的起始位置,系统power up后,从这个起始位开始执行,即执行romInit(),起始位置由硬件定义,一般为0x00000000。ROM 高地址位为压缩的VxWorks Imgage

其中 RAM_LOW_ADRS, RAM_HIGH_ADRS 等一些地址在makefile 和BSP config.h中定义。