VxWorks LPC2104 BSP ARM

摘要：在新的目標(biāo)板上安裝VxWorks的過程極具挑戰(zhàn)性。本文較詳細(xì)地介紹基于LPC2104的arm開發(fā)板的BSP設(shè)計方法，并給出源代碼。

關(guān)鍵詞：VxWorks LPC2104 BSP arm

VxWorks是一種商用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)(RTOS)多年來，風(fēng)河公司為用戶提供了一系列廣泛的板級支持包(BSP)。但是，隨著CPU的發(fā)展，用戶自己設(shè)計的硬件平臺越來越多，分散性越來越大，因此介于硬件平臺和操作系統(tǒng)之間的BSP的自主設(shè)備也日益緊迫。EasyARM開發(fā)板是廣州周立功單片機(jī)有限公司開發(fā)的基于飛利浦LPC2104型arm7TDMI芯片的低價位學(xué)習(xí)板，具有128KB的Flash，16KB的RAM，滿足VxWorks運(yùn)行的最低要求。

1 格式說明及格式轉(zhuǎn)換程序的制作

Tornado產(chǎn)生的目標(biāo)代碼的默認(rèn)格式是Motorola開發(fā)板的Flash下載工具只能下載Intel 32bit格式。必須將它們進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能將代碼寫入到Flash中去。下面以Motorola的S2格式為例說明格式的轉(zhuǎn)換。

S2的一種實(shí)際格式如下：

S0120000626F6F74726F6D5F726532E686578CF

S214000000060000EABD0300EAA50300EAB70300EA1B

S804000000FB

其中第一條是記錄的頭部。第二條是地址和對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄，S2表示24位地址的格式，14表示起始地址000000和對應(yīng)的數(shù)據(jù)及奇偶效驗(yàn)對的總和。最后兩位表示所有十六進(jìn)制數(shù)對的校驗(yàn)和。最后一條是記錄的結(jié)束標(biāo)志。

Intel 32 bit的一種實(shí)際格式如下：

：020000040000FA

：10000000060000EABD0300EABB50300EAB70300EA20

…………

：00000001FF

其中第一條是記錄的頭部，表示32位地址的高16位為0000。在第二條記錄中，：表示記錄的開始，10表示記錄對的個數(shù)，0000表示起始地址的值，最后兩位表示校驗(yàn)和。最后一條是記錄的結(jié)束標(biāo)志。

了解這兩種格式后，編寫格式轉(zhuǎn)換程序就是很簡單的一件事件。

2 BSP的設(shè)計過程及軟件仿真方法

2.1 駐留ROM/Flash的系統(tǒng)各段分配情況

由于LPC2104只有16KB的RAM，故只能程序代碼和數(shù)據(jù)放在Flash中，開機(jī)后再將數(shù)據(jù)拷貝到RAM內(nèi)，而程序依然放在Flash中并在其中運(yùn)行，即所謂的ROM Resident Image設(shè)計。在Tornado集成開發(fā)環(huán)境下，選取templatarm的BSP生成的bootrom_res.hex文件就是這種ROM_Resident文件，其代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段分別在Flash和RAM中的情況如圖1。

Flash的分配和對應(yīng)常量的定義

片內(nèi)Flash的地址空間為0x00000000～0x00020000

ROM_TEXT_ADRS=00000000代碼段的起始地址

ROM_SIZE=00020000 Flash的大小

RAM的分配和對應(yīng)常量的定義

片內(nèi)RAM的地址空間為0x40000000～0x40003FFF

0x40000000～0x4000003F共64字節(jié)，放中斷向量表LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS=0x400000000

RAM_LOW_ADRS=0x40000600

RAM_HIGH_ADRS=0x40000F00

LOCAL_MEM_SIZE=0x00020000

根據(jù)上面的分析，修改Makefile和config.h中相應(yīng)的部分，使兩者一樣。

堆棧的分配

堆棧的地址設(shè)為STACK_ADRS，由系統(tǒng)定義，從RAM_LOW_ADRS開始向下伸展。

2.2 romlnit.s文件

arm的異常向量表如表1。LPC2104的異常向量表也一樣，只不過它可以重新映射到RAM的頭部，即從0x40000000開始的32個字節(jié)。

表1 arm異常向量位置

地 址 異 常

0x0000 0000 復(fù)位

0x0000 0004 未定義指令

0x0000 0008 軟件中斷

0x0000 000C 預(yù)取指中止(從存儲器取指出錯)

0x0000 0010 數(shù)據(jù)中止(數(shù)據(jù)訪問存儲器出錯)

0x0000 0014 保留

0x0000 0018 IRQ

0x0000 001C FIQ

*在arm文檔中標(biāo)識為保留，該位置被Boot裝載程序用作者有效的用戶程序關(guān)鍵字。

基于ARM體系結(jié)構(gòu)的VxWorks的其中四個異常 入口函數(shù)為：excEnterUndef、ecxEnterSwi、excEnterPrefetchAbort、excEnterDataAbort。直接在對應(yīng)的位置用B指令跳到對應(yīng)的函數(shù)中即可。代碼如下：_arm_FUNCTION(romInit)

_romInit：

arm的異常向量表如表1。LPC2104的異常向量表也一樣，只不過它可以重新映射到RAM的頭部，即從0x40000000開始的32個字節(jié)。

基于arm體系結(jié)構(gòu)的VxWorks的其中四個異常入口函數(shù)為：excEnterUndef、excEnterSwi、excEnterPrefetchAbort、excEnterDataAbort。直接在對應(yīng)的位置用B指令跳到對應(yīng)的函數(shù)中即可。代碼如下：

_arm_FUNCTION(romInit)

_romInit:

cold:

B start /*復(fù)位異常*/

B excEnterUndef /*未定義異常 */

B excEnterSwi /*軟中斷*/

B excEnterPreftchAbort/*予取指異常*/

B excEnterDataAbort /*數(shù)據(jù)異常*/

.ascii 20B9 /*保留空間，由格式轉(zhuǎn)換程序超填入0xB9205F80*/

LDR pc,[pc,#-0xFF0]/*IRQ中斷入口函數(shù)*/

B FIQ_Hander /*FIQ中斷入口函數(shù)*/

IRQ中斷函數(shù)的入口函數(shù)是C語言寫的sysClkInt()和sysAuxClkInt()，需要自己保存現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場，代碼為：

_arm_FUNCTION(TIME0_IRQ_Hander)

_TIME0_IRQ_Hander:

SUB LR,LR,#4 /*計算返回地址*/

STMFD SP!，{R0-R11，R12，LR} /*保存任務(wù)環(huán)境*/

MRS R3，SPSR /*保存狀態(tài)*/

STMFD SP!，{R3}

BL sysClkInt /*調(diào)用C語言的中斷處理程序*/

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 /*計算返回地址*/

STMFD SP!，{R0-R11，R12，LR} /*保存任務(wù)環(huán)境*/

MRS R3，SPSR /*保存狀態(tài)*/

STMFD SP!，{R3}

BL sysAuxClkInt /*調(diào)用C語言的中斷處理程序*/

LDMFD SP!，{R3}

MSR SPSR_cxsf,R3

LDMFD SP!，{R0-R11，R12，PC}

快速中斷函數(shù)VxWorks不用由用戶自己定義。其框架如下：其中FIQ_Exception()函數(shù)由C語言定義，在文件開始用globl FUNC(FIQ_Exception)聲明。

FIQ_Hander: