基于ARM7核處理器VxWorks系統(tǒng)BSP設計

　　摘要：該文主要介紹了SAMSUNG公司的基于ARM7TDMI核S3C4510B微處理器，并詳細介紹了利用該處理器所設計的嵌入式系統(tǒng)以及VxWorks操作系統(tǒng)下BSP（BoardSupportedPackage）的開發(fā)。
　　關鍵詞：ARM7TDMIS3C4510BVxWorksBSP
　　
　　1介紹
　　
　　S3C4510B是三星公司推出的針對嵌入式應用的16/32位嵌入式處理器，該微控制器專為以太網通信系統(tǒng)的集線器和路由器而設計，具有低成本和高性能的特點,S3C4510B中內置了ARM公司設計的16/32位ARM7TDMI處理器,可以執(zhí)行32位的ARM指令，也可執(zhí)行16位的THUMB指令,并集成了多種外圍部件，主要有：
　　
　　●時鐘頻率50MHz
　　
　　●內核/IO電壓3.3V
　　
　　●8KB的Cache/SRAM
　　
　　●一個10/100Mbps以太網控制器，MII接口
　　
　　●兩個HDLC通道，每個通道可支持10Mbps
　　
　　●兩個UART通道
　　
　　●兩個DMA通道
　　
　　●兩個32位定時/計數(shù)器
　　
　　●18個可編程I/O口
　　
　　●中斷控制器，支持21個中斷源，包括4個外部中斷
　　
　　●支持SDRAM，EDODRAM，SRAM，F(xiàn)lash等
　　
　　●具有擴展外部總線
　　
　　●JTAG接口，支持軟件開發(fā)，硬件調試
　　
　　S3C4510B支持目前常用的嵌入式操作系統(tǒng)，如VxWorks、pSoS、ucLinux等，本文將主要介紹VxWorks操作系統(tǒng)下的軟件開發(fā)。
　　
　　ARM7TDMI是ARM家族通用的一款32位微處理器，它主要為用戶提供了高性能、低價格解決方案。
　　
　　ARM7TDMI具有三級流水線的32位RISC處理器，處理器結構為馮·諾依曼Load/Store。該CPU具有兩種指令集，即ARM和Thumb指令集。ARM指令集是32位，它可以利用CPU最大性能；而Thumb指令集則是16位指令集。
　　
　　ARM7TDMI內核方塊圖如圖1所示。
　　
　　
　　2系統(tǒng)硬件圖
　　
　　該系統(tǒng)主要以S3C4510B為核心，外圍集成了以太網卡、SDRAM、FLASH、UART以及HDLC等。圖2是以S3C4510B為核心的最小系統(tǒng)設計圖。
　　
　　SDRAM選用HY57V653220（8Mbyte）、兩片F(xiàn)LASH分別為AM29F040（存放bootrom）和T28F160BT（作為文件系統(tǒng)用）。
　　
　　3VxWorks操作系統(tǒng)下BSP構建
　　
　　在完成板上基本硬件的測試后，下面我就開始對vxWorks操作系統(tǒng)下BSP進行開發(fā)，開發(fā)前需要做一些準備工作，如準備開發(fā)工具等。
　　
　�、匍_發(fā)工具用的是Tornado2.2forARM；
　　
　�、趨⒖假Y料有BSPKit、S3C4510BDataSheet；
　　
　�、蹍⒖糡ornado2.2forARM下自帶的wrSBCArm7BSP；
　　
　�、軣龑懗绦虿捎镁幊唐鳌�
　　
　　通常在開發(fā)BSP的時候，我們需要在Tornado原帶BSP目錄下找一個與我們所用的處理器相同或相近。與BSP相關的文件有：romInit.s、sysAlib.s、bootInit.c、
　　
　　
　　
　　bootConfig.c、sysLib.c、config.h、configNet.h、makefile以及與我們硬件相關的，如串口sysSerial.c等。由于篇幅所限，具體的文件作用在此就不說了。下面主要根據(jù)S3C4510B來闡述一下BSP開發(fā)步驟。
　　
　�。�1）拷貝BSP
　　
　　將wrSBCArm7BSP拷貝一份并命名為4510BSP，接下來的工作就是修改該目錄下的文件，從而得到自己的BSP。
　　
　�。�2）修改MakeFile文件
　　
　　修改4510BSP目錄下的makefile文件，修改如下幾行：
　　
　　TARGET_DIR=4510BSP#changedbycaiyang
　　
　　VENDOR=CAI#changedbycaiyang
　　
　　BOARD=MyArmBoard#changedbycaiyang
　　
　　ROM_TEXT_ADRS=01000000#ROMentryaddress
　　
　　ROM_WARM_ADRS=01000004#ROMwarmentryaddress
　　
　　ROM_SIZE=00080000#numberofbytesofROMspace
　　
　　RAM_LOW_ADRS=00006000#RAMtext/dataaddress(bootrom)
　　
　　RAM_HIGH_ADRS=00486000#RAMtext/dataaddress(bootrom)
　　
　　MACH_EXTRA=
　　
　　注解：ROM_TEXT_ADRS：BOOTROM的入口地址。對大多數(shù)板來說，這就是ROM地址區(qū)的首地址，然而也有的硬件配置使用ROM起始的一部分地址區(qū)作為復位向量，因此需要根據(jù)此設置偏移量作為它的地址。這個偏移量因CPU結構而定。
　　
　　ROM_WARM_ADRS：BOOTROM熱啟動入口地址。它通常位于固定的ROM_TEXT_ADRS＋4的地方。當需要熱啟動時，sysLib.c文件中sysToMonitor()函數(shù)代碼明確的跳轉到ROM_WARM_ADRS地址處開始執(zhí)行。
　　
　　ROM_SIZE：ROM實際大小。
　　
　　RAM_LOW_ADRS：裝載Vxworks的地址。
　　
　　RAM_HIGH_ADRS：將BootRomImage拷貝到RAM的目的地址。
　　
　　注意：RAM_LOW_ADRS和RAM_HIGH_ADRS都是絕對地址，通常位于DRAM起始地址的偏移量處，該偏移量取決于CPU結構，這需要參考VxWorks內存分布。對于ARM的內存分布請看圖3，從圖3可以看出RAM_LOW_ADRS在DRAM＋0x1000處。這些地址對于S3C4510B來說都應該是重映射后的地址。
　　
　�。�3）修改config.h文件
　　
　　主要是修改ROM_BASE_ADRS、ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、RAM_LOW_ADRS、RAM_HIGH_ADRS和undef掉不需要的部分。注意這些應該和makefile文件中設置的一致。
　　
　　（4）修改romInit.s文件
　　
　　CPU一上電就開始執(zhí)行romInit()函數(shù)，因此在romInit.s代碼段中它必須是第一個函數(shù)。對于熱啟動，處理器將會執(zhí)行romInit()加上4后的代碼（具體參考sysLib.c中的sysToMonitor()函數(shù)）。更多的硬件初始化在sysLib.c中sysHwInit()函數(shù)中，romInit()的工作就是做較少的初始化并把控制權交給romStart()（在bootInit.c文件）。
　　
　　在S3C4510B處理器中，romInit.s文件主要做了以下幾個工作：
　　
　�、俳�止CPU中斷并切換到SVC32模式；
　　
　�、诮�止中斷控制器；
　　
　�、鄢跏蓟疭YSCFG、EXTDBWTH、ROMCON0、ROMCON1、DRAMCON0等寄存器，同時初始化了FLASH、SDRAM、DM9008等外圍設備；
　　
　�、軐�FLASH的內容拷貝到SDRAM中；
　　
　�、莞淖僃LASH和SDRAM的基地址，將SDRAM基地址改為0；
　　
　�、蕹跏蓟�堆棧指針；
　　
　�、咛�轉到C程序romStart()函數(shù)中。
　　
　　在這里，只需要修改SYSCFG、EXTDBWTH、ROMCON0、ROMCON1、DRAMCON0等寄存器來設置FLASH、SDRAM、DM9008的基地址和大小即可。這需要根據(jù)板上的配置來修改，修改的內容在wrSbcArm7.h文件中。
　　
　　
　　
　　
　　BSP基本部分就已經修改完成，至于bootInit.c和bootConfig.c文件，我們一般不需要修改它，只是在調試過程中為了方便調試，可以將他們拷貝到BSP目錄下，然后修改makefile文件，在makefile文件中添加如下兩句。
　　
　　BOOTCONFIG=bootConfig.c
　　
　　BOOTINIT=bootInit.c
　　
　�。�5）利用tsfs（targetserverfilesystem）下載
　　
　　要利用tsfs下載VxWorks，首先需要配置以下內容：
　　
　�、僭赾onfig.h文件中添加如下內容
　　
　　/*Serialportconfiguration*/
　　
　　#defineINCLUDE_SERIAL
　　
　　#undefNUM_TTY
　　
　　#defineNUM_TTYN_SIO_CHANNELS
　　
　　#undefCONSOLE_TTY
　　
　　#defineCONSOLE_TTY0
　　
　　#undefCONSOLE_BAUD_RATE
　　
　　#defineCONSOLE_BAUD_RATE38400
　　
　　/***WDB***/
　　
　　#ifdefSERIAL_DEBUG
　　
　　#defineWDB_NO_BAUD_AUTO_CONFIG
　　
　　#undefWDB_COMM_TYPE
　　
　　#undefWDB_TTY_BAUD
　　
　　#undefWDB_TTY_CHANNEL
　　
　　#undefWDB_TTY_DEV_NAME
　　
　　#defineWDB_COMM_TYPEWDB_COMM_SERIAL/*WDBinSerialmode*/
　　
　　#defineWDB_TTY_BAUD38400/*BaudrateforWDBConnection*/
　　
　　#defineWDB_TTY_CHANNEL1/*COMPORT#2*/
　　
　　#defineWDB_TTY_DEV_NAME"/tyCo/1"/*defaultTYCODRV_5_2devicename*/
　　
　　#endif/*SERIAL_DEBUG*/
　　
　　/*tsfsaddedbycaiyang*/
　　
　　#defineINCLUDE_TSFS_BOOT
　　
　　并修改引導行為
　　
　　#defineDEFAULT_BOOT_LINE\par"tsfs(0,0)host:vxWorksf=8h=169.254.72.67e=169.254.72.68u=caiyangpw=caiyang"
　　
　　注：串口1用來顯示引導信息，相當于PC機中的顯示器，串口2用來下載VxWorks和調試。同時串口2波特率不能太高，經測試115200好像不行。
　　
　�、谂渲胻argetserver
　　
　　啟動Tornado開發(fā)環(huán)境，選擇Tool－>targetserver菜單。在下拉菜單中選“targetserverfilesystem”并選中EnableFileSystem，然后目錄指向Vxworks所在的地方。同時注意要把TornadoRegistry打開，這樣配置完后點擊Launch按鈕即可連接成功，此后就可以通過串口2下載VxWorks和調試。
　　
　　
　　
　　一般情況下，我們首先調試好BSP，然后在調試網卡。所以在調試網卡前，我們需要用串口來下載VxWorks映像。
　　
　　至此，我們的BSP就開發(fā)完成。
　　
　　4結論
　　
　　在沒有調試BSP的硬件工具如仿真器的時候，我們只能通過點燈或者串口輸出來定位程序執(zhí)行的正確性。這大大增加了調試
　　
　　
　　
　　難度和進程。對于BSP開發(fā)，一般需要從一個模板來修改。BSP開發(fā)的正確性直接影響到VxWorks系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
　　
　　

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