基于VxWorks的嵌入式實時PLC設計

如圖可見 BSP 為上層軟件與底層硬件之間進行交互的橋梁，為上層提供統一接口。BSP中包括的驅動程序與具體的硬件相關，在移植到不同的硬件系統的時候，要修改相關的驅動。
4.2 VxWorks BSP 的特點
在眾多的商用嵌入式實時操作系統中，VxWorks 是使用極為廣泛的一種操作系統，它實時性強，占用空間小，提供豐富的網絡協議，有眾多的調試手段。
VxWorks 的BSP 可以按功能分為兩大部分。
1）目標系統的系統引導部分：主要是目標系統啟動時的硬件初始化，在目標系統上電后開始執行，主要是配置處理器的工作狀態，初始化系統的內存等，這部分的程序一般只在系統引導時執行，為操作系統運行提供硬件環境。
2）目標系統的設備驅動程序：主要是驅動目標系統配置的各種設備，包括字符型設備、塊存儲設備、網絡設備等，這些設備驅動程序完成對硬件的配置，操作系統通過設備驅動程序來訪問硬件，從而完成讀取數據和外界的交互等。
在實際應用中，為了獲得更好的穩定性和執行效率，許多設備驅動程序會直接和應用程序捆綁在一起，而不是由操作系統來管理。
4.3 BSP 的設計與修改
WRS 提供了大量預制的，支持許多商業主版或評估板的BSP，減少了開發時間。
宏觀來看，BSP 包括兩部分：
初始化部分：CPU 初始化；目標板初始化；操作系統的初始化。
驅動程序部分：一般要包括時鐘、中斷、串口驅動。
具體來看，BSP 包括源文件、頭文件、派生文件。主要需要修改VxWorks 源碼中的以
下目錄中：
/target/config/all
幾個重要文件的功用如下：
1)bootConfig.c：引導ROM 映像的主要初始化和控制文件。
2)bootInit.c：引導ROM 映像的第二階段的初始化代碼。實現romStart 函數--romInit.s
中的romInit()函數執行完后跳轉到romStart()，執行解壓縮，代碼/數據段從rom 拷到ram。
3)usrConfig.c：VxWorks 映像的主要初始化代碼。
/target/config/comps/vxworks：實時內核基本模塊描述（cdf）文件。
/target/config/comps/src：實時內核模塊配置文件。供usrconfig.c 使用。
/target/config/bspname 該目錄下的文件就是要編寫的BSP 文件。
由于 BSP 系統開發的硬件相關性和處理器系列的多樣性，不可能有一種通用的程序或
方法來解決每一種處理器的BSP 問題，所以必須具體問題具體分析，不斷實踐，才能使程
序運行達到比較高的效率。
5、其它
另外，VxWorks 的多任務任務調度策略的實施也是實現嵌入式PLC 的一個關鍵點，確保高優先級任務在確定的時間內能被執行，并對外部的異步事件作出及時響應。多任務環境允許一個實時應用作為一系列獨立任務來運行，各任務有各自的線程和系統資源。VxWorks系統提供了多處理器間和任務間高效的信號燈、消息隊列、管道、網絡透明的套接字。并具有實時系統的另一關鍵特性是硬件中斷處理。為了獲得快速可靠的中斷響應，VxWorks 系統的中斷服務程序（ISR）有自己的上下文。鑒于篇幅關系，在本文不做詳細討論。
6、總結與展望
嵌入式系統已經成為歷史發展的必然，其極佳的可擴展性，對多種硬件的支持，同時能夠提高PLC 的運行速度和可靠性，并且支持多任務的控制策略，對PLC 的性能有了很大的提高。通過現場運行調試，對現場I/O 設備進行監控，達到了預期的實時性要求，實現了通過現場總線或TCP/IP 通信協議與硬件層(I/O)高速的響應目標。新型的基于VxWorks 的嵌入式實時PLC 具有很高的性能價格比，具有市場競爭優勢，有助于我國PLC 企業發展本國市場，發展自主產業的PLC。
本文作者創新點：研究了于基于VxWorks 的嵌入式實時PLC 系統，并包含了處理器的優化和BSP 的改造，是對現行國內PLC 設計技術的一種拓展和補充。