Research on the Developing of Embedded
Abstract: The article introduces the characters of embedded processor MPC860 and embedded real-time operation system VxWorks and describes the process of embedded system development based on MPC860/ VxWorks which uses BDM to write bootrom file, uses FIP to download VxWorks image and uses Tornado integrated developing circumstance to download and debug applying program.
Key Words: MPC860,  VxWorks,  Tornado,  embedded system
摘 要：本文介紹了嵌入式處理器MPC860與嵌入式實時操作系統VxWorks的特點，描述了基于MPC860/ VxWorks嵌入式系統開發的流程：使用BDM調試器燒寫bootrom文件，使用FTP下載vxworks內核鏡像，使用Tornado集成開發環境下載與調試應用程序。
關鍵字： MPC860；VxWorks；Tornado；嵌入式系統

1 引言
摩托羅拉公司生產的MPC系列CPU基于PowerPCTM結構，它由三個模塊組成：即PowerPCTM內核、系統接口單元（SIU）及通信處理模塊（CPM）[1]。三個模塊均采用32 位內部總線。主處理器是PowerPCTM內核，能夠實現內存管理，具有指令和數據Cache。系統接口單元中，存儲器控制單元可支持多種高性能的存儲器，包括SDRAM和Flash。CPM是一個RSIC處理器，具有串行通信控制器、波特率發生器等，支持多種協議的命令集，可以配置成多種通信處理模式。
VxWorks是一種實時性非常強的嵌入式操作系統，具有高性能的內核、良好的持續發展能力、以及友好的功能強大的開發環境，使該系統越來越被用戶認可。
目前，基于MPC860/VxWorks系統的應用越來越廣泛，因此，本文對基于MPC860/VxWorks系統的開發的一般流程進行了研究。
2 開發平臺
2.1 開發方式介紹
進行嵌入式系統開發有多種方式，常用的方式有兩種：
（1）先進行硬件設計開發，然后通過仿真器在目標板上調試程序，如單片機常用的開發方法；或者在主機上編寫完用戶程序，將其直接編譯入內核，整體下載入目標板，通過主機上的交叉調試器對目標機上的程序進行調試，如嵌入式實時多任務系統開發。
（2）軟硬件同時開發，通常一些嵌入式操作系統都有一個集成開發環境，包括目標機仿真器，可以在開發硬件的同時，在仿真器上開發調試應用程序，最后進行聯合調試。
第二種方式開發時間短，但不夠直觀，容易出錯，即使仿真成功，但在下載到目標板后，通常還需要調試排錯。在有硬件環境的情況下，通常采用第一種方式，尤其是開發需要對硬件進行直接操作的底層驅動程序。
這里我們設計一款基于MPC860的嵌入式硬件環境，它同時具有幾種通信接口：BDM接口、串口和網口。系統開發采用第一種開發方式，軟件開發流程主要包括：引導程序的燒寫、下載vxworks鏡像和應用程序下載調試等幾個主要方面。
2.2  Tornado集成開發環境
Tornado是嵌入式實時領域里最新一代的開發調試環境，提供了高效明晰的圖形化的實時應用開發平臺，它包括一套完整的面向嵌入式系統的開發和調測工具[2]。在Tornado II中，包括高性能的實時操作系統VxWorks、原代碼編輯器、C/C++編譯器、高性能的調試器、圖形化的瀏覽器，集成的模擬器等工具和組件。
    最主要的特點是：Tornado支持動態鏈接和加載，允許開發者增量式地加載目標模塊到目標系統。動態鏈接和加載目標模塊的能力作為Tornado結構的核心，使開發者避免了在宿主機上鏈接應用到內核，然后再下載整個可執行體到一個靜態環境的這樣通常采用的步驟。這樣，就大大地縮短了每個編輯—測試—調試的周期。
Tornado II工具提供一個高度可視化和自動化的開發環境，加快了基于VxWorks的應用開發。
3   開發方案
3.1 系統引導程序編程與bootrom燒寫
（1）系統引導程序編程
目標系統啟動工作首先要進行系統初始化，對不同的CPU，系統初始化的基本步驟是類似的，主要步驟如下：
啟動；
禁止中斷；
放boot type（引導類型）到堆棧；
清空指令和數據緩存。
VxWorks 系統的 PowerPC BSP系統開機后，處理器是從romInit()函數開始執行，這是romInit.s 中的第一段程序。在romInit()函數中必須完成以上功能，這些功能程序通常使用匯編語言來寫。在romInit()程序中開始執行C程序之前必須盡可能少的加載設備。引導程序結束時，得到C程序romStart()在ROM中的地址，保證romInit執行結束后，系統跳轉執行romStart()，將文本和數據段從ROM復制到RAM中。
在系統初始化程序段中，可加入串口初始化程序和驅動程序，使系統引導結束后可支持使用串口傳輸命令和信息。加入下載命令程序段，以便于下載VxWorks內核鏡像文件。
（2）bootrom燒寫
bootrom燒寫方式有多種，可以使用編程器編程，但對于在線系統調試，為方便修改，現在使用較多的是JTAG 調試器和BDM調試器。我們的系統采用的是MPC系列的CPU MPC860，它提供有BDM接口。因此可以很方便的使用BDM 調試工具編程。
MPC BDM調試工具通過宿主機的打印口與MPC BDM接口電纜相連，然后加到目標板的BDM接口上。連接BDM和目標板的電源，（此時也可以將串口線和網線連接到主機上）。在燒寫程序之前，將以上編寫的程序編譯成二進制目標代碼拷貝到c:\\sds74\\cmd\\init下。
打開SDS74調試軟件，首先要下載燒寫boot的文件，然后執行run/go命令，大約需要幾分鐘，boot燒寫完成。
將boot燒好后，拔掉bdm和目標板的電源以及bdm電纜，然后再插上目標板的電源，boot將運行，正常時會在主機的串口超級終端顯示如下信息：BOOT>，此時可以說boot燒寫成功。
3.2下載和運行VxWorks內核鏡像
在可引導的MPC860嵌入式平臺上，使用串口和網絡傳輸數據，進行BSP和應用程序調試。相對于使用串口傳輸數據，使用網絡傳輸具有速度快，因此使用串口進行發送命令和返回信息，使用網口傳輸數據[6]（如圖1）。

             主機                                            目標機