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-- 發布時間：2010-11-17 9:14:06
-- 基于ARM7核處理器VxWorks系統BSP設計
摘要：該文主要介紹了SAMSUNG公司的基于ARM7TDMI核S3C4510B微處理器，并詳細介紹了利用該處理器所設計的嵌入式系統以及VxWorks操作系統下BSP（Board Supported Package）的開發。
關鍵詞：ARM7TDMI S3C4510B VxWorks BSP
1 介紹
S3C4510B是三星公司推出的針對嵌入式應用的16/32 位嵌入式處理器，該微控制器專為以太網通信系統的集線器和路由器而設計，具有低成本和高性能的特點, S3C4510B中內置了
ARM公司
設計的16/32位ARM7TDMI處理器, 可以執行32位的ARM指令，也可執行16位的THUMB指令, 并集成了多種外圍部件，主要有：
● 時鐘頻率50MHz
● 內核/IO電壓3.3V
● 8KB的Cache/SRAM
● 一個10/100Mbps 以太網控制器，MII接口
● 兩個HDLC通道，每個通道可支持10Mbps
● 兩個UART通道
● 兩個DMA通道
● 兩個32位定時/計數器
● 18個可編程I/O口
● 中斷控制器，支持21個中斷源，包括4個外部中斷
● 支持SDRAM，EDO DRAM，SRAM，Flash等
● 具有擴展外部總線
● JTAG接口，支持軟件開發 ，硬件調試
S3C4510B支持目前常用的嵌入式操作系統，如VxWorks、pSoS、ucLinux等，本文將主要介紹VxWorks操作系統下的軟件開發。
ARM7TDMI是ARM家族通用的一款32位微處理器，它主要為用戶提供了高性能、低價格解決方案。
ARM7TDMI具有三級流水線的32位RISC處理器，處理器結構為馮·諾依曼Load/Store。該CPU具有兩種指令集，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指令集則是16位指令集。
ARM7TDMI內核方塊圖如圖1所示。
2 系統硬件圖
該系統主要以S3C4510B為核心，外圍集成了以太網卡、SDRAM、FLASH、UART以及HDLC等。圖2是以S3C4510B為核心的最小系統設計圖。
SDRAM選用HY57V653220（8Mbyte）、兩片FLASH分別為AM29F040（存放bootrom）和T28F160BT（作為文件系統用）。
3 VxWorks操作系統下BSP構建
在完成板上基本硬件的測試后，下面我就開始對vxWorks操作系統下BSP進行開發，開發前需要做一些準備工作，如準備開發工具等。
① 開發工具用的是Tornado2.2 for ARM；
② 參考資料有BSP Kit、S3C4510B DataSheet；
③ 參考Tornado2.2 for ARM下自帶的wrSBCArm7 BSP；
④ 燒寫程序采用編程器。
通常在開發BSP的時候，我們需要在Tornado原帶BSP目錄下找一個與我們所用的處理器相同或相近。與BSP相關的文件有：romInit.s、sysAlib.s、bootInit.c、bootConfig.c、sysLib.c、config.h、configNet.h、makefile以及與我們硬件相關的，如串口sysSerial.c等。由于篇幅所限，具體的文件作用在此就不說了。下面主要根據S3C4510B來闡述一下BSP開發步驟。
（1）拷貝BSP
將wrSBCArm7 BSP拷貝一份并命名為4510BSP，接下來的工作就是修改該目錄下的文件，從而得到自己的BSP。
（2）修改MakeFile文件
修改4510BSP目錄下的makefile文件，修改如下幾行：
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。對大多數板來說，這就是ROM地址區的首地址，然而也有的硬件配置使用ROM起始的一部分地址區作為復位向量，因此需要根據此設置偏移量作為它的地址。這個偏移量因CPU結構而定。
ROM_WARM_ADRS：BOOT ROM熱啟動入口地址。它通常位于固定的ROM_TEXT_ADRS＋4的地方。當需要熱啟動時，sysLib.c文件中sysToMonitor( )函數代碼明確的跳轉到ROM_WARM_ADRS地址處開始執行。
ROM_SIZE：ROM實際大小。
RAM_LOW_ADRS：裝載Vxworks的地址。
RAM_HIGH_ADRS：將Boot Rom Image拷貝到RAM的目的地址。
注意：RAM_LOW_ADRS 和 RAM_HIGH_ADRS 都是絕對地址，通常位于DRAM起始地址的偏移量處，該偏移量取決于CPU結構，這需要參考VxWorks內存分布。對于ARM的內存分布請看圖3，從圖3可以看出RAM_LOW_ADRS在DRAM＋0x1000處。這些地址對于S3C4510B來說都應該是重映射后的地址。
（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。注意這些應該和makefile文件中設置的一致。
（4）修改romInit.s文件
CPU一上電就開始執行romInit( )函數，因此在romInit.s代碼段中它必須是第一個函數。對于熱啟動，處理器將會執行romInit( )加上4后的代碼（具體參考sysLib.c中的sysToMonitor( )函數）。更多的硬件初始化在sysLib.c中sysHwInit( )函數中，romInit( )的工作就是做較少的初始化并把控制權交給romStart( )（在bootInit.c文件）。
在S3C4510B處理器中，romInit.s文件主要做了以下幾個工作：
① 禁止CPU中斷并切換到SVC32模式；
② 禁止中斷控制器；
③ 初始化SYSCFG、EXTDBWTH、ROMCON0、ROMCON1、DRAMCON0等寄存器，同時初始化了FLASH、SDRAM、DM9008等外圍設備；
④ 將FLASH的內容拷貝到SDRAM中；
⑤ 改變FLASH和SDRAM的基地址，將SDRAM基地址改為0；
⑥ 初始化堆棧指針；
⑦ 跳轉到C程序romStart( )函數中。
在這里，只需要修改SYSCFG、EXTDBWTH、ROMCON0、ROMCON1、DRAMCON0等寄存器來設置FLASH、SDRAM、DM9008的基地址和大小即可。這需要根據板上的配置來修改，修改的內容在wrSbcArm7.h文件中。
BSP基本部分就已經修改完成，至于bootInit.c和bootConfig.c文件，我們一般不需要修改它，只是在調試過程中為了方便調試，可以將他們拷貝到BSP目錄下，然后修改makefile文件，在makefile文件中添加如下兩句。
BOOTCONFIG = bootConfig.c
BOOTINIT = bootInit.c
（5）利用tsfs（target server file system）下載
要利用tsfs下載VxWorks，首先需要配置以下內容：
① 在config.h文件中添加如下內容
/* 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
并修改引導行為
#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用來顯示引導信息，相當于PC機中的顯示器，串口2用來下載VxWorks和調試。同時串口2波特率不能太高，經測試115200好像不行。
② 配置target server
啟動Tornado開發環境，選擇Tool－>target server菜單。在下拉菜單中選“target server file system”并選中Enable File System，然后目錄指向Vxworks所在的地方。同時注意要把Tornado Registry打開，這樣配置完后點擊Launch按鈕即可連接成功，此后就可以通過串口2下載VxWorks和調試。
一般情況下，我們首先調試好BSP，然后在調試網卡。所以在調試網卡前，我們需要用串口來下載VxWorks映像。
至此，我們的BSP就開發完成。
4 結論
在沒有調試BSP的硬件工具如仿真器的時候，我們只能通過點燈或者串口輸出來定位程序執行的正確性。這大大增加了調試難度和進程。對于BSP開發，一般需要從一個模板來修改。BSP開發的正確性直接影響到VxWorks系統運行的穩定性。