嵌入式處理器8240的板級(jí)支持包的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馮先成，司擎華，李小鵬，張鐵男

(武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 引 言

VxWorks操作系統(tǒng)主要有板級(jí)支持包(Board Support Package，以下簡(jiǎn)稱：BSP))、微內(nèi)核(wind)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、輸入輸出(input/output ,I/O)系統(tǒng)[1].BSP是指支持一個(gè)目標(biāo)板的硬件系統(tǒng)正常運(yùn)行的與硬件密切相關(guān)的函數(shù)集合，主要包括目標(biāo)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的硬件初始化例程和目標(biāo)板上控制各個(gè)硬件設(shè)備正常運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)程序，還要提供VxWorks與硬件環(huán)境之間的主要接口.根據(jù)目標(biāo)板的硬件構(gòu)成，BSP設(shè)置各種與硬件參數(shù)有關(guān)的宏，設(shè)置內(nèi)存映射表，編寫(xiě)和修改相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，連接中斷服務(wù)程序，根據(jù)上層和系統(tǒng)的需要生成相應(yīng)的鏡像(image)文件，創(chuàng)建相應(yīng)的任務(wù)，并啟動(dòng)應(yīng)用程序[2].

1 硬件系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的主控交換的BSP包括兩大部分：Motorola嵌入式處理器8240(MPC8240)最小系統(tǒng)和相關(guān)外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng).

MPC8240主控交換板最小系統(tǒng)包括：中央處理器(CPU)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)和閃存(Flash)，閃存包括用于系統(tǒng)自啟動(dòng)的根配置閃存(BOOT FLASH)文件和用于程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的程序閃存文件兩部分、串口驅(qū)動(dòng)程序，82559網(wǎng)口驅(qū)動(dòng)程序，外設(shè)部件互連接口9030(PCI9030) 接口控制器、調(diào)試接口及部分控制邏輯等.最小系統(tǒng)BSP的目標(biāo)就是通過(guò)配置最小系統(tǒng)使之能夠完成配置過(guò)程，并可以使用網(wǎng)口和串口進(jìn)行上層軟件的調(diào)試.

主控板主要由下列a-g共7個(gè)部分組成，主控板結(jié)構(gòu)框圖如圖1.

a.Motorola的8240CPU.8240集成了一個(gè)PCI橋-MPC107，一個(gè)嵌入式可編程中斷控制器EPIC，一個(gè)存儲(chǔ)器直接訪問(wèn)DMA控制器及I2C控制器等.

b.Intel 82559 10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)芯片.

c.Galileo 48304交換芯片.

d.16552串口芯片.

e.HDLC芯片.

f.一片SST 39VF040存放Bootrom.

g.四片ATMEL：AT49B1614AT-90TI用于存放版本和TMS的數(shù)據(jù).

圖1 主控板結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Structure of main control board

2 BSP處理流程、移植與燒制

2.1 BSP處理流程

設(shè)計(jì)、調(diào)試BSP軟件，首先分析整個(gè)操作系統(tǒng)從上電初始化開(kāi)始的執(zhí)行流程，BSP執(zhí)行處理流程如圖2所示[3-4].

當(dāng)系統(tǒng)上電后，MPC8240的CPU會(huì)在0x02800100執(zhí)行，這段地址空間物理上是對(duì)應(yīng)于一塊配置只讀內(nèi)存，其中保存著操作系統(tǒng)的引導(dǎo)代碼，VxWorks按圖2所示的流程引導(dǎo)過(guò)程如下：

a.CPU 初始化：文件romInit位于CPU的復(fù)位向量中，一個(gè)向量一般最多為256字節(jié)，因此不能放太多的程序在此位置.這里僅僅完成如下工作[5]：

①關(guān)閉中斷，初始化CPU的一些基本寄存器

②配置SDRAM，使其可以使用

③初始化堆棧指針，調(diào)用romStart文件

b.其它初始化：包括內(nèi)存初始化、CACHE初始化、BSS初始化、硬件初始化.CPU的一些初始化是在sysIint函數(shù)中完成的.系統(tǒng)真正的板級(jí)硬件初始化是在 sysHwInit函數(shù)中完成的；

圖2 BSP處理流程Fig.2 Processing flow of BSP

c.內(nèi)核初始化：所有的板級(jí)硬件初始化完成后，就開(kāi)始操作系統(tǒng)核心代碼的加載，由其建立多任務(wù)環(huán)境，創(chuàng)建根任務(wù)usrRoot文件；

d.輸入輸出系統(tǒng)初始化：在根任務(wù)中，繼續(xù)完成輸入輸出設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的加載工作.

在VxWorks引導(dǎo)成功后，它會(huì)在根任務(wù)usrRoot中調(diào)用usrAppinit函數(shù)，用戶可以在這個(gè)函數(shù)中創(chuàng)建自己的任務(wù)或者啟動(dòng)相應(yīng)的軟件模塊.

2.2 BSP移植

2.2.1 修改TGT_DIRsrcdrvpcipciConfigLib.c程序

a.保留原來(lái)所有的程序不動(dòng)

b.增加一個(gè)函數(shù)如下，該函數(shù)可以找出一臺(tái)PC上同種類型的多個(gè)網(wǎng)卡，而原來(lái)的函數(shù)(pciFindDevice)只能找出一個(gè)網(wǎng)卡

STATUS pciFindDeviceArray

( int vendorId,/*vendor ID*/

int deviceId,/*device ID*/

int index,/*desired instance of device*/

int*pBusNo,/*bus number*/

int*pDeviceNo,/*device number*/

int*pFuncNo,/*function number*/

int*pDeviceNum /*The Card Device Num-ber Chen.AiMin*/

)[6]

2.2.2 修改TGT_DIRconfigpcPentiumsysEl3c90xEnd.c程序

a.修改sysEl3c90xPciInit函數(shù)，增加對(duì)同種類型的多塊網(wǎng)卡進(jìn)行初始化，原來(lái)的只能對(duì)一塊3C905網(wǎng)卡進(jìn)行初始化;

b.修改sysEl3c90xEndLoad函數(shù)，原來(lái)該函數(shù)只是默認(rèn)第一個(gè)網(wǎng)卡，現(xiàn)支持多個(gè)3C905網(wǎng)卡;

c.該函數(shù)前面的LAN_CARD_NUM宏定義了該P(yáng)C有最多可以有幾塊3C905網(wǎng)卡，現(xiàn)在定義成3，最好不要修改.

2.2.3 修改Configer.h 定義BSP VERSION、default-boot-line的BOOT參數(shù)、Console-Baud-Rate、RAM-HIGH-ADRS、RAM-HIGH-ADRS、ROM-BASE-ADRS、ROM-TEXT-ADRS.

#define RAM_HIGH_ADRS 0x00450000 /* RAM address for ROM boot

#define RAM_LOW_ADRS 0x00100000 /* RAM address for kernel */

2.2.4 修改MAKEFILE 為了便于對(duì)BOOTROM中bootConfig.c進(jìn)行修改，可以把boot-Config.c從all目錄拷入相應(yīng)的BSP目錄(pcPentium目錄)，修改該目錄下的MAKEFILE，增加如下一行：BOOTCONFIG = bootConfig.c

修改后的BSP運(yùn)行結(jié)果：

CPU: EST est8240-MPC8240(603e)

Version: 5.4

BSP version: 1.2/2

Creation date: Jan 14 2012, 19：56：33

Press any key to stop auto-boot…

6

[Boot]: p

boot device: dcf

unit number: 0

processor number: 0

host name: wx

file name: vxWorks

inet on ethernet (e): 10.21.14.56

host inet (h): 10.21.14.188

gateway inet (g): 10.21.1.254

user (u): wx

ftp password (pw): 3592

flags (f): 0x0

target name (tn): est8240

2.3 BOOTROM的燒制

a.根據(jù)BSP生成BOOTROM，注意生成時(shí)選擇TORNADO→Build→Build Boot Rom 選擇BSP，注意選擇生成Bootrom_uncmp.hex.

b.打開(kāi)VisionClick，將主機(jī)、仿真器和CPU板連通，在Terminal窗口下輸入命令in，將仿真器中配置好的CPU相關(guān)寄存器的值下載到板子上去.

c.下載bootrom_burn_amd.bdx 到目標(biāo)板,這段代碼存放在SDRAM中的0x01800100開(kāi)始的一段地址中(如果燒寫(xiě)SST39VF040的FLASH芯片，則使用bootrom_burn_sst.bdx).

d.將生成好的Bootrom_uncmp.hex在Vision-Click中轉(zhuǎn)化為bootrom_uncmp.bdx,下載bootrom_uncmp.bdx到目標(biāo)板.

e.輸入命令以運(yùn)行燒寫(xiě)bootrom程序代碼到flash中去，方法為在Terminal窗口下輸入命令 go 01800100.

f.用仿真器察看內(nèi)存 0x01c200a0 地址域會(huì)看到進(jìn)度指示，包括操作時(shí)當(dāng)前寫(xiě)操作地址、失敗計(jì)數(shù).

g.最后直到在0x01c200b0顯示DONE表示成功，F(xiàn)AIL表示失敗，整個(gè)過(guò)程大約30 s左右.

h.點(diǎn)擊VisionClick→Run→Halt execution，或者直接點(diǎn)擊紅色按鈕Holt Target停止板子上程序的運(yùn)行.

i.重新加電或者按復(fù)位鍵，打開(kāi)超級(jí)終端則可看到引導(dǎo)信息的輸出.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

a. 首先按照2.2節(jié)修改BSP文件.

b. 編譯BSP文件，生成VxWorks鏡像文件[7]，如圖3所示.

步驟1：備份并編輯.../_BSP_WDB/config.h (可選)，在config.h中找到宏定義

#define DEFAULT_BOOT_LINE “l(fā)si(0,0)host:vxWorks h=192.168.0.113 e=192.168.0.127 u=my pw=you tn=l2sw24 f=0x00”

根據(jù)需要修改參數(shù)：

h = 主機(jī)IP地址

e = 目標(biāo)機(jī)IP地址

u = ftp server 用戶

pw = ftp server 用戶口令

tn = 目標(biāo)板網(wǎng)絡(luò)機(jī)器名

說(shuō)明：一般不修改，可在目標(biāo)機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，通過(guò)引導(dǎo)提示行，用戶重新配置

步驟2：進(jìn)入DOS命令行方式， 進(jìn)入 .../_BSP_WDB

步驟3：執(zhí)行make bootrom.hex.生成VxWorks鏡像文件bootrom.hex

圖3 8240BSP的安裝、VxWorks鏡像文件的生成Fig.3 Installation of 8240BSP, VxWorks file

圖4 通過(guò)FTP下載鏡像文件到目標(biāo)板Fig.4 Download the image file to target board with FTP

d.通過(guò)主機(jī)的Telenet命令遠(yuǎn)程登陸目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)試.輸入help，可以查看命令行信息，如圖5.用‘P’命令查看BOOT參數(shù)，超級(jí)終端打印出目標(biāo)板BOOT ROM的參數(shù)配置，在命令提示符下輸入“c”命令，把HOST 的IP和網(wǎng)關(guān)修改為所用HOST的，把FILE NAME欄改為VXWORKS，把USER和FTP PASSWORD改為FTP SERVER剛才設(shè)置的.輸入后，下載成功，WDB(WIND RIVER 調(diào)試)準(zhǔn)備好了.

圖5 目標(biāo)板調(diào)試Fig.5 Test of target board

4 結(jié) 語(yǔ)

MPC8240 是通信領(lǐng)域嵌入式產(chǎn)品使用較多的芯片,針對(duì)通信領(lǐng)域該類芯片的最小化系統(tǒng)，筆者基于MPC8240的最小化系統(tǒng)提出一種可靠的BSP設(shè)計(jì)流程方案，完成BSP源代碼的設(shè)計(jì)、移植燒制與測(cè)試.測(cè)試證明本方案有較好的可靠性和良好的可操作性，對(duì)于Vxworks上層應(yīng)用軟件和底層硬件驅(qū)動(dòng)的并行開(kāi)發(fā)有著很重要的意義.

參考文獻(xiàn)：

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