跳至主要内容

【转】VxWorks LPC2104 BSP ARM

摘要：在新的目标板上安装VxWorks的过程极具挑战性。本文较详细地介绍基于LPC2104的ARM开发板的BSP设计方法，并给出源代码。
关键词：VxWorks LPC2104 BSP ARM

VxWorks是一种商用嵌入式实时操作系统（RTOS）多年来，风河公司为用户提供了一系列广泛的板级支持包（BSP）。但是，随着CPU的发展，用户自己设计的硬件平台越来越多，分散性越来越大，因此介于硬件平台和操作系统之间的BSP的自主设备也日益紧迫。EasyARM开发板是广州周立功单片机有限公司开发的基于飞利浦LPC2104型ARM7TDMI芯片的低价位学习板，具有128KB的Flash，16KB的RAM，满足VxWorks运行的最低要求。

1 格式说明及格式转换程序的制作

Tornado产生的目标代码的默认格式是Motorola开发板的Flash下载工具只能下载Intel 32bit格式。必须将它们进行转换才能将代码写入到Flash中去。下面以Motorola的S2格式为例说明格式的转换。

S2的一种实际格式如下：

S0120000626F6F74726F6D5F726532E686578CF

S214000000060000EABD0300EAA50300EAB70300EA1B

S804000000FB

其中第一条是记录的头部。第二条是地址和对应的数据记录，S2表示24位地址的格式，14表示起始地址000000和对应的数据及奇偶效验对的总和。最后两位表示所有十六进制数对的校验和。最后一条是记录的结束标志。

Intel 32 bit的一种实际格式如下：

：020000040000FA

：10000000060000EABD0300EABB50300EAB70300EA20

…………

：00000001FF

其中第一条是记录的头部，表示32位地址的高16位为0000。在第二条记录中，：表示记录的开始，10表示记录对的个数，0000表示起始地址的值，最后两位表示校验和。最后一条是记录的结束标志。

了解这两种格式后，编写格式转换程序就是很简单的一件事件。

2 BSP的设计过程及软件仿真方法

2.1 驻留ROM/Flash的系统各段分配情况

由于LPC2104只有16KB的RAM，故只能程序代码和数据放在Flash中，开机后再将数据拷贝到RAM内，而程序依然放在Flash中并在其中运行，即所谓的ROM Resident Image设计。在Tornado集成开发环境下，选取templatARM的BSP生成的bootrom_res.hex文件就是这种ROM_Resident文件，其代码段、数据段、堆栈段分别在Flash和RAM中的情况如图1。

Flash的分配和对应常量的定义

片内Flash的地址空间为0x00000000～0x00020000

ROM_TEXT_ADRS=00000000代码段的起始地址

ROM_SIZE=00020000 Flash的大小

RAM的分配和对应常量的定义

片内RAM的地址空间为0x40000000～0x40003FFF

0x40000000～0x4000003F共64字节，放中断向量表LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS=0x400000000

RAM_LOW_ADRS=0x40000600

RAM_HIGH_ADRS=0x40000F00

LOCAL_MEM_SIZE=0x00020000

根据上面的分析，修改Makefile和config.h中相应的部分，使两者一样。

堆栈的分配

堆栈的地址设为STACK_ADRS，由系统定义，从RAM_LOW_ADRS开始向下伸展。

2.2 romlnit.s文件

ARM的异常向量表如表1。LPC2104的异常向量表也一样，只不过它可以重新映射到RAM的头部，即从0x40000000开始的32个字节。

表1 ARM异常向量位置

地 址 异 常

0x0000 0000 复位
0x0000 0004 未定义指令
0x0000 0008 软件中断
0x0000 000C 预取指中止（从存储器取指出错）
0x0000 0010 数据中止（数据访问存储器出错）
0x0000 0014 保留
0x0000 0018 IRQ
0x0000 001C FIQ

　*在ARM文档中标识为保留，该位置被Boot装载程序用作者有效的用户程序关键字。

基于ARM体系结构的VxWorks的其中四个异常 入口函数为：excEnterUndef、ecxEnterSwi、excEnterPrefetchAbort、excEnterDataAbort。直接在对应的位置用B指令跳到对应的函数中即可。代码如下：_ARM_FUNCTION（romInit）

_romInit：

ARM的异常向量表如表1。LPC2104的异常向量表也一样，只不过它可以重新映射到RAM的头部，即从0x40000000开始的32个字节。

基于ARM体系结构的VxWorks的其中四个异常入口函数为：excEnterUndef、excEnterSwi、excEnterPrefetchAbort、excEnterDataAbort。直接在对应的位置用B指令跳到对应的函数中即可。代码如下：

_ARM_FUNCTION（romInit）

_romInit:

cold:

B start /*复位异常*/

B excEnterUndef /*未定义异常 */

B excEnterSwi /*软中断*/

B excEnterPreftchAbort/*予取指异常*/

B excEnterDataAbort /*数据异常*/

.ascii "20B9" /*保留空间，由格式转换程序超填入0xB9205F80*/

LDR pc,[pc,#-0xFF0]/*IRQ中断入口函数*/

B FIQ_Hander /*FIQ中断入口函数*/

IRQ中断函数的入口函数是C语言写的sysClkInt()和sysAuxClkInt()，需要自己保存现场和恢复现场，代码为：

_ARM_FUNCTION（TIME0_IRQ_Hander）

_TIME0_IRQ_Hander:

SUB LR,LR,#4 /*计算返回地址*/

STMFD SP！，{R0-R11，R12，LR} /*保存任务环境*/

MRS R3，SPSR /*保存状态*/

STMFD SP！，{R3}

BL sysClkInt /*调用C语言的中断处理程序*/

LDMFD SP！，{R3}

MSR SPSR_cxsf,R3

LDMFD SP!,{R0-R11，R12，PC}

_ARM_FUNCTION(TIME1_IRQ_Hander)

_TIME1_IRQ_Hander：

SUB LR，LR，#4 /*计算返回地址*/

STMFD SP！，{R0-R11，R12，LR} /*保存任务环境*/

MRS R3，SPSR /*保存状态*/

STMFD SP！，{R3}

BL sysAuxClkInt /*调用C语言的中断处理程序*/

LDMFD SP！，{R3}

MSR SPSR_cxsf,R3

LDMFD SP！，{R0-R11，R12，PC}

快速中断函数VxWorks不用由用户自己定义。其框架如下：其中FIQ_Exception()函数由C语言定义，在文件开始用globl FUNC(FIQ_Exception)声明。

FIQ_Hander:

STMFD SP!,{R0-R12,LR}

BL FIQ_Exception

LDMFD SP!,{R0-R12,LR}

SUBS PC,LR,#4

当系统上电时，如果地址0x00000014内的数据是0xB9205F80,则从Flash的零地址开始执行，也就是执行romInit（）函数。此函数将启动方式BOOT_COLD放在R0中，作为romStart的参数，将系统设为SVC32模式，并禁止IRQ和FIR中断，设置好系统堆栈指针跳到romStart()执行。验证此部分程序执行情况的最简单的一种方法是用汇编写一段点灯程序，用以指令程序的执行情况。其中常量PINSEL0、PINSEL1、IODIR、SPI_IOCON可以头文件templatARM.h中用define定义。

#define PINSEL0 0xE002C000

#define PINSEL1 0xE002C004

#define IODIR 0xE0028008

#define SPI_IOCON 0x00003DD0

我们设计的点灯程序如下。将其放在romInit.s适当的位置，可以定位程序的运行情况。

LDR r0,=PINSEL0

MOV r1,#0

STR r1,[R0],#4

STR r1,[R0]

LDR r0,=PINSEL1

MOV r1,#0

STR r1,[R0],#4

STR r1,[R0]

LDR r0,=IODIR

LDR r1,SPI_IOCON

STR r1,[R0]

在Tornado集成开发环境下，templatARM的BSP生成bootrom_res.bin文件后，可以借助ASD1.2的AXD反汇编调方式器进行单步仿真和调试。

2.3 sysLib.c文件

在这个文件中，主要是在sysHwInit（）函数内实现系统外设的配置，中断向量表的拷贝和重映射，系统定时器中断向量的安装，串口初始化等功能。在串口还没有调通之前，可以借助上面提到的简单点灯函数实现程序的定位。其用C语言重新定义如下（将它插入本文件的适当地址，可以指示各个函数的执行情况）：

#include "LPC2106.h"

PINSEL0=0x00000000;

PINSEL1=0x00000000;

IODIR=0x00003DD0;

系统的初始化和配置与硬件系统高度相关。对这部分的代码不作过多的解释，请参看代码注释。几个常量定义如下：

#define Fosc 11059200 /*晶振频率，10MHz～25MHz应与实际一致*/

#define Fcclk(Fosc *4)

/*系统频率，必须为Fosc的整数倍（1～32），且<=60MHz*/

#define Fcco (Fosc *4)

/*CCO频率，必须为Fcclk的1、2、4、8倍，范围为156MHz～320MHz*/

#define Fpclk (Fcclk/4)*2

/*VPB时钟频率，只能为（Fcclk/4）的1、2、4倍*/

2.4 templateTimer.c文件

本文件主要实现与系统时钟和系统辅助时钟相关的函数。关于系统时钟的各函数定义如下（系统辅助时钟的各函数与系统时钟一样，只须将T0换成T1即可）：

/*SysClkInt(),此函数每个时钟Tick被调用一次*/

void sysClkInt（void）{

/*通知系统中断结束*/

T0IR=0x01；

T0MR0 =(Fpclk/sysClkTicksPerSecond)；

VICVectAddr=0;

/*调用系统中断函数*/

if(sysClkRoutine!=NULL)

(*sysClkRoutine)(sysClkArg);

}

/*sysClkDisable()禁止系统时钟*/

void sysClkDisable(void){

if(sysClkRunning){

/*禁止系统时钟中断*/

VICIntEnClr=0x10;

T0TC=0;

SysClkRunning=FLASE;

}

}

/*sysClkEnable()启动系统时钟*/

void sysClkEnable(void){

static BOOL connected=FALSE;

if(！connected){

/*定时器0初始化*/

T0TC=0；

T0TCR=0x01；

T0MCR=0x01；

T0MR0=（Fpclk/sysClkTicksPerSecond）;

VICIntEnable=0x10;

Connected=TRUE;

}

if(!sysClkRunning){

T0TC=0;

sysClkRunning=TRUE;

}

}

3 应用程序设计

由于EasyARM开发板本身资源较少，不可能与PC机连接成宿主机一目标机的调试环境，通过主机将代码下载到目标机再执行。因此在设计应用程序时，可以修改bootConfig.c文件中的bootCmdLoop（）函数，生成bootrom_res.hex文件，格式转换后，下载到Flash中运行，在PC机上借助串口调试助手打印调试信息。具体过程是：在Tornado2.2集成开发环境下选取Build->Build Boot Rom，BSP选定templateARM，Image选定bootrom_res.hex，编译器选gnu,确认即可。

4 小结

VxWorks所需要的唯一的驱动程序是系统时钟，本文详细给出了系统时钟源代码，同时还给出了串口通信的源代码，使得开发板与PC机能正常通信。另外，给出了基于VxWorks的应用程序的设计方法。由于BSP的设计本身就是一件很具有挑战性的工作，相信本文对VxWorks的BSP设计得有所帮助。

标签：

评论

发表评论

此博客中的热门博文

【转】AMBA、AHB、APB总线简介

AMBA 简介 随着深亚微米工艺技术日益成熟，集成电路芯片的规模越来越大。数字IC从基于时序驱动的设计方法，发展到基于IP复用的设计方法，并在SOC设计中得到了广泛应用。在基于IP复用的SoC设计中，片上总线设计是最关键的问题。为此，业界出现了很多片上总线标准。其中，由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐，已成为一种流行的工业标准片上结构。AMBA规范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系统总线和APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线。   AMBA 片上总线        AMBA 2.0 规范包括四个部分：AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB的相互连接采用了传统的带有主模块和从模块的共享总线，接口与互连功能分离，这对芯片上模块之间的互连具有重要意义。AMBA已不仅是一种总线，更是一种带有接口模块的互连体系。下面将简要介绍比较重要的AHB和APB总线。 基于 AMBA 的片上系统        一个典型的基于AMBA总线的系统框图如图３所示。        大多数挂在总线上的模块(包括处理器)只是单一属性的功能模块：主模块或者从模块。主模块是向从模块发出读写操作的模块，如CPU，DSP等；从模块是接受命令并做出反应的模块，如片上的RAM，AHB／APB 桥等。另外，还有一些模块同时具有两种属性，例如直接存储器存取(DMA)在被编程时是从模块，但在系统读传输数据时必须是主模块。如果总线上存在多个主模块，就需要仲裁器来决定如何控制各种主模块对总线的访问。虽然仲裁规范是AMBA总线规范中的一部分，但具体使用的算法由RTL设计工程师决定，其中两个最常用的算法是固定优先级算法和循环制算法。AHB总线上最多可以有16个主模块和任意多个从模块，如果主模块数目大于16，则需再加一层结构(具体参阅ARM公司推出的Multi-layer AHB规范)。APB 桥既是APB总线上唯一的主模块，也是AHB系统总线上的从模块。其主要功能是锁存来自AHB系统总...
发表评论
阅读全文

【转】VxWorks入门

1．VxWorks开发方式：交叉开发，即将开发分为主机（host）和目标机（target）两部分。 类似于dos下C语言程序的开发。 合并开发的优点：简单 缺点：资源消耗量大，CPU支持，非标准体系的支持 host (Tornado) target(vxWork) 小程序模块 vxWorks实际采用开发模式 Tornado提供：编辑，编译，调试，性能分析工具，是vxWorks的开发工具 vxWorks：面向对象可以剪裁的实际运行操作系统 2.vxWorks启动方式 <1>Rom方式 (vxWork_rom) vxWorks直接烧入rom <2>Rom引导方式（bootrom+vxWorks） 其中bootrom烧入rom，vxWorks可以通过从串口，网口，硬盘，flash等下载！这里的bootrom不是开发环境中的bootable，在开发环境里bootable指的是vxWorks，downloadable指application 3.调试 <1>attachs/20060907_164540_564.rar 用来在多任务调试时将调试对象绑定到某个任务 <2>任务级调试（attachs/20060907_164540_564.rar taskName） 单个任务的调试不会影响到其他任务的运行，主要用来调用户的应用程序。 全局断点：在调另一任务或本任务时，系统运行本任务断点，则停下。各任务要配合使用。 任务断点：调本任务时，系统运行到本任务断点，则停下。如果没有attachs/20060907_164540_564.rar到本任务，不起作用。 一次性断点：跑到一次之后自动删除。 <3>系统级调试(attachs/20060907_164540_564.rar system) 把所有task和系统core、中断看成一个整体，可用于调试系统和中断。对中断调试，如果不是系统级调试，无论是那种断点都不起作用 ！wdbAgent不在调试范围内，当任务级调试时工作在中断方式，系统级调试工作在轮询方式。 ！可是使用命令行方式的调试，参看crossWind教程。 4.调度 优先级调度（无条件） 时间片：同优先级，如果时间片没有打开，任务采取先到先运行，运行完毕在交出cpu，如果打开，则轮流使用cpu。 ！死循环使比它...
发表评论
阅读全文

【转】C++/CLI程序进程之间的通讯

　现在，把大型软件项目分解为一些相交互的小程序似乎变得越来越普遍，程序各部分之间的通讯可使用某种类型的通讯协议，这些程序可能运行在不同的机器上、不同的操作系统中、以不同的语言编写，但也有可能只在同一台机器上，实际上，这些程序可看成是同一程序中的不同线程。而本文主要讨论C++/CLI程序间的通讯，当然，在此是讨论进程间通讯，而不是网络通讯。 　　 简介 　　试想一个包含数据库查询功能的应用，通常有一个被称为服务端的程序，等待另一个被称为客户端程序发送请求，当接收到请求时，服务端执行相应功能，并把结果（或者错误信息）返回给客户端。在许多情况中，有着多个客户端，所有的请求都会在同一时间发送到同一服务端，这就要求服务端程序要更加高级、完善。 　　在某些针对此任务的环境中，服务端程序可能只是众多程序中的一个程序，其他可能也是服务端或者客户端程序，实际上，如果我们的数据库服务端需要访问不存在于本机的文件，那么它就可能成为其他某个文件服务器的一个客户端。一个程序中可能会有一个服务线程及一个或多个客户线程，因此，我们需小心使用客户端及服务端这个术语，虽然它们表达了近似的抽象含义，但在具体实现上却大不相同。从一般的观点来看，客户端即为服务端所提供服务的"消费者"，而服务端也能成为其他某些服务的客户端。 　　 服务端套接字 　　让我们从一个具体有代表性的服务端程序开始（请看例1）,此程序等待客户端发送一对整数，把它们相加之后返回结果给客户端。 　　例1： using namespace System; using namespace System::IO; using namespace System::Net; using namespace System::Net::Sockets; int main(array<String^>^ argv) { if (argv->Length != 1) { Console::WriteLine("Usage: Server port"); Environment::Exit(1); } int port = 0; try { port = Int32::Parse(argv[0]); } catch (FormatException^ e) { Console::Wri...
1 条评论
阅读全文