基于VxWorks的VME從板驅動設計與實現

摘要：基于VxWorks操作系統設計了數據采集從板的驅動程序，程序框架上驅動程序將對從板的操作抽象為對字符型設備的操作，驅動程序在內部實現了數據IO操作的阻塞機制、查詢機制及信號通知機制，采用這種方式設計的驅動程序向用戶提供了統一的接口，方便用戶使用，同時將硬件操作與應用程序分開便于驅動程序進行擴展；驅動設計工作是精密環境控制系統的一部分，驅動程序的設計方法可以廣泛地應用于基于VME總線的從設備驅動設計。
關鍵詞：VxWorks操作系統；VME總線；設備驅動程序；數據采集

基于VME總線搭建了精密環境控制系統，整個系統中基于VxWorks的VME總線驅動程序連接了軟件操作與VME從板的硬件通信，VxWorks操作系統下驅動程序的開發是應用VxWorks操作系統的關鍵因素。本文應用通用公司的VG5-7457PowerPC嵌入式VME單板機作為主板及通用公司的VME-3122A作為數據采集從板組成數據采集系統。針對數據采集從板的通用特征詳細的設計了基于VG5硬件和VxWorks操作系統的VME數據采集從板的驅動程序，在驅動程序的設計過程中，特別地考慮了驅動程序數據傳輸機制的設計，采用良好傳輸機制設計的驅動程序具有優良的驅動架構，便于移植及擴展。

1 采集系統的系統結構
1．1 采集系統結構分析
采集系統基于VME總線實現，系統是精密環境控制的重要組成部分，它的整體結構如圖1所示。

系統以VME總線為整體架構，VME總線上使用VG5-7457PowerPC嵌入式VME單板機作VME總線控制器，通過VME總線控制數據采集設備(AD數據采集卡)，同時將控制輸出經過VME總線下傳到控制輸出(DA數據輸出卡)，它同時通過以太網絡與上位機相連；數據在VME總線的可靠傳輸是系統實現功能的關鍵部分，這主要通過在VG5單板機上設計基于VxWorks操作系統的VME總線的驅動來保證。
1．2 VG5主控板的結構分析及其對VME總線驅動的支持
驅動程序最終運行在VG5-7457單板機上，單板機的VME總線支持是實現單板機對VME總線驅動的關鍵因素。單板機系統的VME總線硬件結構如圖2所示。

單板機使用UniverseⅡVME-to-PCI總線橋芯片實現系統的VMM總線，芯片實際上完成了VME總線與PCI總線的操作的互相轉化，它同時具備多種轉換方式，首先可以完成2個總線中斷的互相轉換操作，其次可以完成通過VME總線訪問PCI總線，最后可以完成PIC總線訪問VME總線；這些轉換操作很多都是通過芯片的內部寄存器實現的。由于總線橋芯片的轉換能力，使得VG5-7457單板機既可以作為VME主控板使用，又可以作為從板使用。
VxWorks操作系統下將VME總線地址映射為CPU的本地地址，其映射可以在相關的BSP文件中定義，設計中的映射如表1所示，將VME總線映射為CPU本地地址后，對從板的操作就轉化為于對內存訪問操作相似的讀寫操作，使得VME總線的驅動可以方便的實現。

對于操作VME總線區域的內存空間，系統提供了一系列的接口函數，系統提供的接口函數列表如表2所示。

寫內存空間的函數使用svsOut*函數族來完成，需要提供給函數的參數是寫入的地址及寫入的數據；讀內存空間使用sysIn*函數族來完成，需要提供的參數是讀的地址，返回值是讀到的內容。函數在VxWorks的BSP中定義，使用匯編語言的方法實現相關的操作。