基于VxWorks的BSP概念與開發
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關鍵詞：BSP；VxWorks；鏡像；boot Rom
概述
VxWorks操作系統是美國WindRiver公司于1983年設計開發的一種嵌入式實時操作系統(RTOS)，它采用微內核的結構，具有支持多種處理器，豐富的網絡協議，良好的兼容性和裁減性等特點，同時具有程序動態鏈接和下載的功能。
BSP(Board Support Packet——板級支持包)是介于底層硬件和上層軟件之間的底層軟件開發包，它主要功能為屏蔽硬件，提供操作系統的驅動及硬件驅動，具體功能包括：
·單板硬件初始化，主要是CPU的初始化，為整個軟件系統提供底層硬件支持；
·為操作系統提供設備驅動程序和系統中斷服務程序；
·定制操作系統的功能，為軟件系統提供一個實時多任務的運行環境；
·初始化操作系統，為操作系統的正常運行做好準備；
BSP在VxWorks系統中的地位見圖1。
BSP文件在vxworks/target/config/all和vxworks/target/config/bspname文件夾里。其中，all文件夾里的文件是所有BSP的通用文件，bspname文件夾的文件是用戶自己定制的BSP文件。
經過編譯、鏈接，并在makefile和depend. bspname等文件的控制下，原程序最后將生成鏡像。VxWorks的鏡像可分為兩類：可下載鏡像和可引導鏡像。
·可下載鏡像(Loadable Image)：實際包括兩部分，一是vxWorks，二是boot ROM，兩部分是獨立創建的。其中boot ROM包括被壓縮的boot ROM鏡像(bootrom)、非壓縮的boot ROM鏡像(bootrom_uncmp)和駐留ROM的boot ROM鏡像(bootrom_res)三種類型；
·可引導鏡像(Bootable Image)：是將引導程序和vxWorks融為一體的鏡像，它常常是最終產品，包括不駐留ROM的鏡像和駐留ROM的鏡像兩種類型。
VxWorks系統啟動流程
一般來說，所有處理器的VxWorks系統啟動流程都是相似的，但有些處理器會有一些特殊的步驟，而另一些處理器會跳過幾個步驟。
下面以CPU為ARM7TDMI為例具體描述(見表1)。
對于可引導鏡像在usrConfig.c文件里執行，對于可下載鏡像在bootConfig.c文件里執行。
圖2為壓縮的可引導鏡像的啟動過程圖示，其中所用到的地址的說明見表２。
BSP的開發過程
建立開發環境
主要是以目標板CPU的BSP文件為模板，在 ornado argetconfig目錄下創建用戶的BSP目錄bspname，把 ornado argetconfigall下的文件和BSP模板文件拷貝到該目錄下，根據具體情況選擇合適的VxWorks鏡像類型。
修改模板程序
Makefile
Makefile文件控制鏡像的創建，在Makefile文件里使用了將近135個宏，最簡單的Makefile文件要包含以下的宏：
·CPU：目標板CPU的類型；
·TOOL：主機的make工具，為GNU；
·TGT_DIR：target路徑，默認為$(WIND_BASE)/target；
·TARGET_DIR：BSP目錄名；
·VENDER：目標板生產商名；
·BOARD：目標板名；
·ROM_TEXT_ADRS：boot ROM的入口地址(以16進制表示，并且與config.h文件定義相同)；
·ROM_SIZE：ROM的大小；
·RAM_LOW_ADRS：加載vxWorks的目標地址；
·RAM_HIGH_ADRS：boot ROM拷貝到RAM的目標地址；
·HEX_FLAGS：特殊結構的標記，用于產生S－記錄文件；
·MACH_EXTRA：擴展文件，用戶可以加入自己的目標模塊；
·除此以外，Makefile文件還需要包括以下文件：
·$(TGT_DIR)/h/make/defs.bsp：Vxworks系統運行的標準變量定義；
·$(TGT_DIR)/h/make/make.$(CPU)$(TOOL)：提供了特別的目標機結構和一套編譯工具，如make. ARM7TDMI_Tgnu；
·$(TGT_DIR)/h/make/defs.$(WIND_HOST_TYPE)：提供了與主機系統有關的定義；
·rules.bsp：在創建目標文件時所需要的規則；
·rules. $(WIND_HOST_TYPE)：指出創建目標文件時所需的從屬文件表；
·如果沒有用all目錄下的文件而是拷貝到bspname下修改并使用，需要定義與這些文件有關的宏，如
BOOTINIT=bootInit.c
這樣在創建鏡像時就不會用all目錄下的文件而使用bspname目錄下的相應文件了；
·在Makefile文件里凡是16進制數前面都無需加“0x”；
bspname.h
根據具體目標板設置串行接口、時鐘以及I/O設備等。在該文件中必須包含以下內容：
·中斷向量/級別
·I/O設備地址
·設備寄存器位的含義
·系統和附加時鐘參數（最大和最小速率）
config.h
根據目標板的具體情況配置宏定義，注意ROM_TEXT_ADRS、ROM_SIZE、RAM_LOW_ADRS、RAM_HIGH_ADRS要與Makefile文件里定義的一致，LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS和LOCAL_MEM_SIZE要正確。
romInit.s
這是系統上電后運行的第一個程序，根據具體目標板對寄存器和CPU進行設置；以CPU為ARM7TDMI為例，romInit.s 需要進行的工作有：
·保存啟動方式：對于冷啟動，如果CPU配置的是HIGH VECTORS，就設置入口地址為0xFFFF0000，否則設置入口地址為0x00000000；
·屏蔽中斷：通過設置cpsr的I_BIT和F_BIT都為1來實現，還要設置中斷寄存器為關模式，同時設定運行模式為SVC32模式；
·初始化堆棧指針pc和sp：堆棧指針sp指向STACK_ADRS，這個宏的定義為當鏡像為駐留ROM時，該宏值為_sdata，當鏡像為非駐留ROM時該宏值為_romInit，這兩個地址經過地址映射后都指向被拷貝鏡像在RAM的目標地址；
·初始化cache，屏蔽cache；
·根據具體目標板的需要初始化其他寄存器；
·指針跳轉到romStart()函數并執行；
bootConfig.c
一般不需要用戶修改，也可以根據具體情況做適當修改；
sysALib.s
與romInit.s文件實現的功能相似，但如果在romInit.s文件里對DRAM和內存控制器進行了初始化在這里不再進行這項工作；
創建VxWorks鏡像
根據具體需要在命令行環境下利用Makefile創建各種鏡像，也可以在Tornado的集成環境下Build菜單中選擇Build Boot ROM來創建各種類型的Boot ROM；
除此以外，如果系統硬件包括串口，還要根據具體情況修改sysSerial.c文件；如果包含網絡部分要修改configNet.h；如果包含NVRAM要修改bootnv.h文件。總之，BSP的開發要根據具體目標板的硬件進行。
結語
我們已經利用基于VxWorks的BSP開發包成功的進行了線纜調制解調器的底層軟件開發。在開發過程中深感BSP在整個系統軟件中的重要性——沒有正確的BSP軟件，整個系統的啟動和運行也不會正確。另外需要強調的是：BSP的概念只是針對嵌入式操作系統而言的，而像DOS、WINDOWS、UNIX等BIOS操作系統是無BSP可言的。對同一目標板而言，不同操作系統的BSP在本質上是一樣的，但是不同的操作系統將提供不同的支持庫，另外在BSP結構上也可能會有所不同，在做BSP移植的時候應該注意。■
參考文獻
1. Tornado BSP Developer誷 Kit for VxWorks User誷 Guide，Tornado 2.0，Edition 1，1999
2. Tornado BSP Developer誷 Kit for VxWorks User誷 Guide，Tornado 1.0.1，Edition 1，1997
3. VxWorks Programmer誷 Guides，Edition 1，1999
linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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