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基于PC104总线的VxWorksBSP设计

作者:时间:2012-04-05来源:网络收藏

1 引言

VxWorks是由美国的WindRiver推出的一种嵌入式强实时操作系统,它存在多任务调度的方式,可以管理多个外设,而且它可根据应用程序的需求对操作系统进行裁剪,最大程度的压缩代码,实现程序的优化。

Intelx86系列处理器的嵌入式应用一般是以PC104的形式出现的,PC104除包括PC/AT的所有标准功能外,它的CPU模块还有一些独特的优点:开发周期短、费用低、体积小、层叠连接、功耗小、模块化、抗冲击及震动能力强,工作及存储温度范围宽、集成度高,可靠性高。

在PC/104总线设备上使用的数据存储设备通常有硬盘和基于闪存技术的固态电子盘。由于嵌入式系统工作环境一般比较恶劣,硬盘在恶劣的震动条件下无法正常工作,而固态电子盘的工作范围很宽,可以选择相应环境下的器件(零下40℃到零上85℃),并且体积很小,适合嵌入式应用。本嵌入式系统中数据存储设备采用了CE公司的CF(CompactFlash)卡,而在此软硬件平台上设计开发了嵌入式实时操作系统VxWorks 的并基于的板载支持包。

2 VxWorks板载支持包BSP设计

2.1 基于设备的VxWorks操作系统映像开发

在实时操作系统VxWorks中,硬件抽象层是以板载支持包BSP的形式出现的。针对不同的处理器体系结构以及硬件环境设计不同的板载支持包,实时操作系统VxWorks就可以用于不同的硬件环境,大大减少了资源浪费。因为板载支持包同时具有硬件相关性和操作系统相关性,是一个介于硬件与软件之间的软件层次,包括了系统中的大部分与硬件相关的软件模块。VxWorks板载支持包BSP的设计概念使嵌入式实时操作系统 VxWorks成为一个通用的嵌入式软件开发包,使得相关的高层的嵌入式应用能够有效地运行于特定的、应用相关的硬件设备之上,使嵌入式实时操作系统 VxWorks的可移植性大大加强。

BSP与VxWorks操作系统的层次结构如下图1所示:

图1BSP与VxWorks操作系统的层次结构图

基于设备的VxWorks操作系统映像开发主要工作有3个方面:

①板载支持包设计与开发

VxWorks实时操作系统的板载支持包的开发通常提供一般模板程序,选择一个相同处理器结构板载支持包进行设计。

②相关外围硬件设备驱动程序

嵌入式系统是针对某一具体应用场合开发的专用系统,因此常常会使用到一些非标准的硬件设备,而VxWorks操作系统并不提供相关的外设驱动程序,使用时需自行开发相应的外设驱动程序。

③操作系统映像配置与生成

对VxWorks操作系统各个功能模块进行配置,使其在满足功能需求的条件下达到代码量最小,同时也减少出错的可能性。

2.2 BSP的基本功能及其启动过程分析

VxWorks板级支持包BSP在功能上包含两个部分:初始化和驱动程序支持。BSP提供了VxWorks同硬件环境的基本接口界面,并在上电时进行硬件初始化(包括中断向量的初始化、定时器初始化、核心内存映象的加载等),支持VxWorks对硬件驱动的访问,将 VxWorks中软件集成到一体,其功能相当于PC机的BIOS。


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