如圖可見 BSP 為上層軟件與底層硬件之間進行交互的橋梁,為上層提供統一接口。BSP中包括的驅動程序與具體的硬件相關,在移植到不同的硬件系統的時候,要修改相關的驅動。
4.2 VxWorks BSP 的特點在眾多的商用嵌入式實時操作系統中,VxWorks 是使用極為廣泛的一種操作系統,它
實時性強,占用空間小,提供豐富的網絡協議,有眾多的調試手段。VxWorks 的BSP 可以按功能分為兩大部分。
1)目標系統的系統引導部分:主要是目標系統啟動時的硬件初始化,在目標系統上電后開始執行,主要是配置處理器的工作狀態,初始化系統的內存等,這部分的程序一般只在系統引導時執行,為操作系統運行提供硬件環境。
2)目標系統的設備驅動程序:主要是驅動目標系統配置的各種設備,包括字符型設備、塊存儲設備、網絡設備等,這些設備驅動程序完成對硬件的配置,操作系統通過設備驅動程序來訪問硬件,從而完成讀取數據和外界的交互等。在實際應用中,為了獲得更好的穩定性和執行效率,許多設備驅動程序會直接和應用程序捆綁在一起,而不是由操作系統來管理。
4.3 BSP 的設計與修改
WRS 提供了大量預制的,支持許多商業主版或評估板的BSP,減少了開發時間。
宏觀來看,BSP 包括兩部分:
初始化部分:CPU 初始化;目標板初始化;操作系統的初始化。
驅動程序部分:一般要包括時鐘、中斷、串口驅動。
具體來看,BSP 包括源文件、頭文件、派生文件。主要需要修改VxWorks 源碼中的以
下目錄中:
/target/config/all
幾個重要文件的功用如下:
1)bootConfig.c:引導ROM 映像的主要初始化和控制文件。
2)bootInit.c:引導ROM 映像的第二階段的初始化代碼。實現romStart 函數--romInit.s
中的romInit()函數執行完后跳轉到romStart(),執行解壓縮,代碼/數據段從rom 拷到ram。
3)usrConfig.c:VxWorks 映像的主要初始化代碼。
/target/config/comps/vxworks:實時內核基本模塊描述(cdf)文件。
/target/config/comps/src:實時內核模塊配置文件。供usrconfig.c 使用。
/target/config/bspname 該目錄下的文件就是要編寫的BSP 文件。
由于 BSP 系統開發的硬件相關性和處理器系列的多樣性,不可能有一種通用的程序或方法來解決每一種處理器的BSP 問題,所以必須具體問題具體分析,不斷實踐,才能使程序運行達到比較高的效率。
5、其它
另外,VxWorks 的多任務任務調度策略的實施也是實現嵌入式PLC 的一個關鍵點,確保高優先級任務在確定的時間內能被執行,并對外部的異步事件作出及時響應。多任務環境允許一個實時應用作為一系列獨立任務來運行,各任務有各自的線程和系統資源。VxWorks系統提供了多處理器間和任務間高效的信號燈、消息隊列、管道、網絡透明的套接字。并具有實時系統的另一關鍵特性是硬件中斷處理。為了獲得快速可靠的中斷響應,VxWorks 系統的中斷服務程序(ISR)有自己的上下文。鑒于篇幅關系,在本文不做詳細討論。
6、總結與展望
嵌入式系統已經成為歷史發展的必然,其極佳的可擴展性,對多種硬件的支持,同時能夠提高PLC 的運行速度和可靠性,并且支持多任務的控制策略,對PLC 的性能有了很大的提高。通過現場運行調試,對現場I/O 設備進行監控,達到了預期的實時性要求,實現了通過現場總線或TCP/IP 通信協議與硬件層(I/O)高速的響應目標。新型的基于VxWorks 的嵌入式實時PLC 具有很高的性能價格比,具有市場競爭優勢,有助于我國PLC 企業發展本國市場,發展自主產業的PLC。