Abstract：
Key words :
摘 要：本文以VxWorks操作系統為例闡述了BSP的概念和系統啟動流程，并描述了BSP的開發過程。
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
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
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