基于ARM7核处理器VxWorks系统BSP设计_嵌入式系统论文
关键词：arm7tdmi s3c4510b vxworks bsp
1 介绍
s3c4510b是三星公司推出的针对嵌入式应用的16/32 位嵌入式处理器，该微控制器专为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，具有低成本和高性能的特点, s3c4510b中内置了arm公司设计的16/32位arm7tdmi处理器, 可以执行32位的arm指令，也可执行16位的thumb指令, 并集成了多种外围部件，主要有：
● 时钟频率50mhz
● 内核/io电压3.3v
● 8kb的cache/sram
● 一个10/100mbps 以太网控制器，mii接口
● 两个hdlc通道，每个通道可支持10mbps
● 两个uart通道
● 两个dma通道
● 两个32位定时/计数器
● 18个可编程i/o口
● 中断控制器，支持21个中断源，包括4个外部中断
● 支持sdram，edo dram，sram，flash等
● 具有扩展外部总线
● jtag接口，支持软件开发 ，硬件调试
s3c4510b支持目前常用的嵌入式操作系统，如vxworks、psos、uclinux等，本文将主要介绍vxworks操作系统下的软件开发。
arm7tdmi是arm家族通用的一款32位微处理器，它主要为用户提供了高性能、低价格解决方案。
arm7tdmi具有三级流水线的32位risc处理器，处理器结构为冯·诺依曼load/store。该cpu具有两种指令集，即arm和thumb指令集。arm指令集是32位，它可以利用cpu最大性能；而thumb指令集则是16位指令集。
arm7tdmi内核方块图如图1所示。
2 系统硬件图
该系统主要以s3c4510b为核心，外围集成了以太网卡、sdram、flash、uart以及hdlc等。图2是以s3c4510b为核心的最小系统设计图。
sdram选用hy57v653220（8mbyte）、两片flash分别为am29f040（存放bootrom）和t28f160bt（作为文件系统用）。
3 vxworks操作系统下bsp构建
在完成板上基本硬件的测试后，下面我就开始对vxworks操作系统下bsp进行开发，开发前需要做一些准备工作，如准备开发工具等。
① 开发工具用的是tornado2.2 for arm；
② 参考资料有bsp kit、s3c4510b datasheet；
③ 参考tornado2.2 for arm下自带的wrsbcarm7 bsp；
④ 烧写程序采用编程器。
通常在开发bsp的时候，我们需要在tornado原带bsp目录下找一个与我们所用的处理器相同或相近。与bsp相关的文件有：rominit.s、sysalib.s、bootinit.c、bootconfig.c、syslib.c、config.h、confignet.h、makefile以及与我们硬件相关的，如串口sysserial.c等。由于篇幅所限，具体的文件作用在此就不说了。下面主要根据s3c4510b来阐述一下bsp开发步骤。
（1）拷贝bsp
将wrsbcarm7 bsp拷贝一份并命名为4510bsp，接下来的工作就是修改该目录下的文件，从而得到自己的bsp。
（2）修改makefile文件
修改4510bsp目录下的makefile文件，修改如下几行：
target_dir = 4510bsp # changed by caiyang
vendor = cai # changed by caiyang
board = myarmboard # changed by caiyang
rom_text_adrs = 01000000 # rom entry address
rom_warm_adrs = 01000004 # rom warm entry address
rom_size = 00080000 # number of bytes of rom space
ram_low_adrs = 00006000 # ram text/data address (bootrom)
ram_high_adrs = 00486000 # ram text/data address (bootrom)
mach_extra =
注解：rom_text_adrs：boot rom的入口地址。对大多数板来说，这就是rom地址区的首地址，然而也有的硬件配置使用rom起始的一部分地址区作为复位向量，因此需要根据此设置偏移量作为它的地址。这个偏移量因cpu结构而定。
rom_warm_adrs：boot rom热启动入口地址。它通常位于固定的rom_text_adrs＋4的地方。当需要热启动时，syslib.c文件中systomonitor( )函数代码明确的跳转到rom_warm_adrs地址处开始执行。
rom_size：rom实际大小。
ram_low_adrs：装载vxworks的地址。
ram_high_adrs：将boot rom image拷贝到ram的目的地址。
注意：ram_low_adrs 和 ram_high_adrs 都是绝对地址，通常位于dram起始地址的偏移量处，该偏移量取决于cpu结构，这需要参考vxworks内存分布。对于arm的内存分布请看图3，从图3可以看出ram_low_adrs在dram＋0x1000处。这些地址对于s3c4510b来说都应该是重映射后的地址。
（3）修改config.h文件
主要是修改rom_base_adrs、rom_text_adrs、rom_size、ram_low_adrs、ram_high_adrs和undef掉不需要的部分。注意这些应该和makefile文件中设置的一致。
（4）修改rominit.s文件
cpu一上电就开始执行rominit( )函数，因此在rominit.s代码段中它必须是第一个函数。对于热启动，处理器将会执行rominit( )加上4后的代码（具体参考syslib.c中的systomonitor( )函数）。更多的硬件初始化在syslib.c中syshwinit( )函数中，rominit( )的工作就是做较少的初始化并把控制权交给romstart( )（在bootinit.c文件）。
在s3c4510b处理器中，rominit.s文件主要做了以下几个工作：
① 禁止cpu中断并切换到svc32模式；
② 禁止中断控制器；
③ 初始化syscfg、extdbwth、romcon0、romcon1、dramcon0等寄存器，同时初始化了flash、sdram、dm9008等外围设备；
④ 将flash的内容拷贝到sdram中；
⑤ 改变flash和sdram的基地址，将sdram基地址改为0；
⑥ 初始化堆栈指针；
⑦ 跳转到c程序romstart( )函数中。
在这里，只需要修改syscfg、extdbwth、romcon0、romcon1、dramcon0等寄存器来设置flash、sdram、dm9008的基地址和大小即可。这需要根据板上的配置来修改，修改的内容在wrsbcarm7.h文件中。
bsp基本部分就已经修改完成，至于bootinit.c和bootconfig.c文件，我们一般不需要修改它，只是在调试过程中为了方便调试，可以将他们拷贝到bsp目录下，然后修改makefile文件，在makefile文件中添加如下两句。
bootconfig = bootconfig.c
bootinit = bootinit.c
（5）利用tsfs（target server file system）下载
要利用tsfs下载vxworks，首先需要配置以下内容：
① 在config.h文件中添加如下内容
/* serial port configuration */
#define include_serial
#undef num_tty
#define num_tty n_sio_channels
#undef console_tty
#define console_tty 0
#undef console_baud_rate
#define console_baud_rate 38400
/*** wdb ***/
#ifdef serial_debug
#define wdb_no_baud_auto_config
#undef wdb_comm_type
#undef wdb_tty_baud
#undef wdb_tty_channel
#undef wdb_tty_dev_name
#define wdb_comm_type wdb_comm_serial /* wdb in serial mode */
#define wdb_tty_baud 38400 /* baud rate for wdb connection */
#define wdb_tty_channel 1 /* com port #2 */
#define wdb_tty_dev_name "/tyco/1" /* default tycodrv_5_2 device name */
#endif /* serial_debug */
/* tsfs added by caiyang */
#define include_tsfs_boot
并修改引导行为
#define default_boot_line \par "tsfs(0,0)host:vxworks f=8 h=169.254.72.67 e=169.254.72.68 u=caiyang pw=caiyang"
注：串口1用来显示引导，相当于pc机中的显示器，串口2用来下载vxworks和调试。同时串口2波特率不能太高，经测试115200好像不行。
② 配置target server
启动tornado开发环境，选择tool－>target server菜单。在下拉菜单中选“target server file system”并选中enable file system，然后目录指向vxworks所在的地方。同时注意要把tornado registry打开，这样配置完后点击launch按钮即可连接成功，此后就可以通过串口2下载vxworks和调试。
一般情况下，我们首先调试好bsp，然后在调试网卡。所以在调试网卡前，我们需要用串口来下载vxworks映像。
至此，我们的bsp就开发完成。
4 结论
在没有调试bsp的硬件工具如仿真器的时候，我们只能通过点灯或者串口输出来定位程序执行的正确性。这大大增加了调试难度和进程。对于bsp开发，一般需要从一个模板来修改。bsp开发的正确性直接影响到vxworks系统运行的稳定性。