BSP 系統的設計與實現分析論文

BSP 系統的設計與實現分析論文

　　1 BSP 系統設計的意義

　　前置機通訊板使用ARM 微處理器，透過兩路乙太網口利用安全通訊協議實現與聯鎖機的通訊，透過兩路CAN 匯流排實現與電子執行單元的通訊，提供8 個LED 燈位來實時顯示各種工作狀態，利用上電初始化時讀取背板地址來動態設定兩通道的IP 地址，並能夠以主備方式工作。

　　2 系統的設計與實現

　　2.1 VxWorks 系統的主要效能特點

　　VxWorks 系統所需要的儲存空間最小要8KB(ROM)，具有極好的可伸縮性;支援中斷驅動的優先順序搶佔式排程和時間片輪轉排程，並具有確定的、快速的上下文切換能力;支援訊號燈、訊息佇列、管道、訊號和套接字等程序間通訊和互斥手段;支援諸如Ring、buffer、linklist 等共享記憶體技術;確定的微秒級的中斷響應時間;支援使用於多種物理介質的TCP/IP 協議簇和幾乎所有常用的基於TCP/IP 的應用層協議;快速靈活的I/O 系統;支援多種檔案系統。

　　2.2 BSP 開發流程

　　BSP 的開發需要一個與目標板硬體環境相近的參考BSP 和相關程式碼模板，從而本文中的`目標板是在公司已有的聯鎖機三取二主機板的BSP 基礎上，進行的二次開發。開發環境的建立，主要是以目標板BSP 檔案為模版在Tornado 安裝的target config 目錄下建立使用者BSP 目錄bspname，把Tornado target config 下檔案和BSP模版檔案複製到該目錄下。根據目標板的不同功能對配置檔案、暫存器和引腳、記憶體地址對映、makefile 檔案和相關驅動程式等進行配置和修改。根據具體需要在命令列環境下利用Makefile 建立各種映象，也可以在Tornado 整合環境下Build 選單中選擇Build Boot Rom來建立各種型別的Boot Rom 映象。

　　3 映象和驅動程式除錯

　　初級階段，主要指bootrom 的除錯。bootrom 的開發是VxWorks BSP 開發的起點，目標機沒有提供任何服務，使用ADS 中的AXD 工具，透過JTAG 口將編譯好的bootrom 檔案載入到目標機中。在串列埠初始化後可以使用串列埠向電腦列印相關資訊，觀察bootrom 的執行狀態。高階階段，主要是指最小系統除錯完畢後。這時串列埠驅動完成，在程式中除錯相關函式可以輕鬆實現控制檯串列埠的資訊答應，並且串列埠可以作為開發主機與目標機之間的WDB 通道通訊，WDB 連線上後就可以使用Tornado開發環境中提供的工具進行除錯。

　　3.1 除錯環境

　　開發主機作業系統為Windows XP，BSP 應用程式設計基於VxWorks 嵌入式實時作業系統，並在Tornado 整合開發環境下開發除錯。開發主機與目標板之間透過ARMmulti-ICE 模擬器連線，開發主機利用該模擬器除錯用於目標板的bootrom_uncmp 映象和VxWorks 映象。為了更好的除錯，需要檢視目標板BSP 的執行過程等資訊，然而本目標板不具備VGA 介面，只能透過其自帶的串列埠來輸出除錯資訊。目標板透過自帶的串列埠接9 針串列埠線與工控機(本設計中的開發主機只帶有1 個串列埠)的COM1 相連，在工控機上利用超級終端來輸出列印資訊。在串列埠除錯成功後，開始除錯網口，目標板利用網口來啟動VxWorks，這時目標板需要從開發主機上的TFTP來下載VxWorks。目標板映象bootrom_uncmp 和VxWorks除錯成功後，便可去掉開發主機與目標板之間的ARMmulti-ICE 模擬器，接上J-link 燒寫工具，開發主機利用該工具把bootrom_uncmp.bin 燒寫到目標板的ROM中。

　　3.2 target server 的配置以及J-link 燒寫工具為了能夠實現正常連線，需要對target server 作相應的配置。並用J-link 把bootrom_cmp.bin 映象燒到ROM 中。

　　3.3 超級終端

　　由於目標板硬體上沒有VGA 介面，為了便於除錯BSP 映象和相關硬體驅動程式，用USART 下的Debug 口來輸出除錯資訊。

　　3.4 其它除錯

　　透過網路裝置來啟動VxWorks 系統時，需要透過TFTP 來下載bootrom_cmp 映象和VxWorks映象。在DebugMode 下，用串列埠、網口、TrueFFS 均能成功啟動VxWorks後，便可改動啟動模式為內部啟動，即在BOOT Mode 下編譯BSP，並重新生成boot image 映象和VxWorks 映象。

　　3.5 驅動程式的除錯

　　Debug Mode 和Boot Mode 都能正常啟動後，說明映象是正確的。這時需要除錯CAN 控制器SJA1000 的傳送、接收功能，LED 燈光的設定和顯示，動態電路的切換，背板地址的讀取，網路地址的自動判定，模式開關的讀取。

　　4 結論

　　在本次設計，本人參閱了大量的文獻資料，瞭解了VxWorks 實時嵌入式作業系統中板卡支援包BSP 的概念和作用，熟悉了ARM CPU 結構，掌握了基於ARM 平臺的VxWorks 作業系統BSP 開發的技術難點和重點，完成了VxWorks 作業系統在ARM9 晶片AT91RM9200 上的BSP 設計與除錯，實現了CAN 控制器SJA1000 的驅動、0～9檔的模式開關選擇、LED 狀態燈的讀取和控制、主備切換的動態電路以及板卡背板地址和網路地址的讀取。

　　參考文獻

　　[1] 李勇.基於ARM9 的VxWorks BSP 的設計與實現[D].湖南：湖南大學，2009.