基于PC104總線的VxWorksBSP設計

1 引言

VxWorks是由美國的WindRiver推出的一種嵌入式強實時操作系統，它存在多任務調度的方式，可以管理多個外設，而且它可根據應用程序的需求對操作系統進行裁剪，最大程度的壓縮代碼，實現程序的優化。

Intelx86系列處理器的嵌入式應用一般是以PC104的形式出現的，PC104除包括PC/AT的所有標準功能外，它的CPU模塊還有一些獨特的優點：開發周期短、費用低、體積小、層疊連接、功耗小、模塊化、抗沖擊及震動能力強，工作及存儲溫度范圍寬、集成度高，可靠性高。

在PC/104總線設備上使用的數據存儲設備通常有硬盤和基于閃存技術的固態電子盤。由于嵌入式系統工作環境一般比較惡劣，硬盤在惡劣的震動條件下無法正常工作，而固態電子盤的工作范圍很寬，可以選擇相應環境下的器件(零下40℃到零上85℃)，并且體積很小，適合嵌入式應用。本嵌入式系統中數據存儲設備采用了CE公司的CF(CompactFlash)卡，而在此軟硬件平臺上設計開發了嵌入式實時操作系統VxWorks 的并基于PC104總線的板載支持包。

2 VxWorks板載支持包BSP設計

2.1 基于PC104總線設備的VxWorks操作系統映像開發

在實時操作系統VxWorks中，硬件抽象層是以板載支持包BSP的形式出現的。針對不同的處理器體系結構以及硬件環境設計不同的板載支持包，實時操作系統VxWorks就可以用于不同的硬件環境，大大減少了資源浪費。因為板載支持包同時具有硬件相關性和操作系統相關性，是一個介于硬件與軟件之間的軟件層次，包括了系統中的大部分與硬件相關的軟件模塊。VxWorks板載支持包BSP的設計概念使嵌入式實時操作系統 VxWorks成為一個通用的嵌入式軟件開發包，使得相關的高層的嵌入式應用能夠有效地運行于特定的、應用相關的硬件設備之上，使嵌入式實時操作系統 VxWorks的可移植性大大加強。

BSP與VxWorks操作系統的層次結構如下圖1所示：

圖1BSP與VxWorks操作系統的層次結構圖

基于PC104總線設備的VxWorks操作系統映像開發主要工作有3個方面：

①板載支持包設計與開發

VxWorks實時操作系統的板載支持包的開發通常提供一般模板程序，選擇一個相同處理器結構板載支持包進行設計。

②相關外圍硬件設備驅動程序

嵌入式系統是針對某一具體應用場合開發的專用系統，因此常常會使用到一些非標準的硬件設備，而VxWorks操作系統并不提供相關的外設驅動程序，使用時需自行開發相應的外設驅動程序。

③操作系統映像配置與生成

對VxWorks操作系統各個功能模塊進行配置，使其在滿足功能需求的條件下達到代碼量最小，同時也減少出錯的可能性。

2.2 BSP的基本功能及其啟動過程分析

VxWorks板級支持包BSP在功能上包含兩個部分：初始化和驅動程序支持。BSP提供了VxWorks同硬件環境的基本接口界面，并在上電時進行硬件初始化(包括中斷向量的初始化、定時器初始化、核心內存映象的加載等)，支持VxWorks對硬件驅動的訪問，將 VxWorks中軟件集成到一體，其功能相當于PC機的BIOS。