RTEMS-BSP-开发中文参考手册.pdf

RTEMS BSP 开发中文参考手册 RTEMS BSP 开发中文参考手册 RTEMS 版权所有，转载请注明来源 ，作者 rayrtems 与 BSP 相关的目录：与 BSP 相关的目录：CPU 相关：cpukit/score/cpu 例如 i386,MIPS,ARM(4.6.99 version),对应目录为：cpukit/score/cpu/CPU CPU 支持文件 c/src/lib/libcpu(将 CPU 分散到两个目录，有些.)这里放了和 CPU 紧密相关的代码和驱动（例如 Soc 上面的串口,I2C 总线等）嵌入式主板相关：c/src/lib/libbsp 外围设备相关：c/src/libchip（例如网口，串口，RTC 等，按照 4.99 版本）BSP 的目录结构如下：c/src/lib/libbsp/shared c/src/lib/libbsp/CPU/shared c/src/lib/libbsp/CPU/BSP 通常有下面的 BSP：consoleconsole:控制台（串口）clockclock:时钟管理 timertimer:定时器管理.rtcrtc:硬件 RTC.nvmemnvmem:EEPROM 或者 Flash 管理.networknetwork:Ethernet 驱动.shmsuppshmsupp:多处理系统中共享内存 MPCI 层 includeinclude:头文件 wrapupwrapup:打包文件，现在很少用了 BSP 要做的：要做的：为新 BSP 创建 Makefile 将一个接近的.cfg 拷贝为 BSP.cfg 修改其中的 RTEMS_CPU,RTEMS_CPU_MODEL,RTEMS_BSP_FAMILY,RTEMS_BSP,CPU_CFLAGS,START_BASE,变量以及 make 规则.Linkcmds:产生可执行文件的最后一步是链接目标文件和库文件，产生可执行代码，可执行代码包含包含多个字段，gnu 的 ld 命令将链接这些文件，并且摆放到对应的字段中。对于嵌入式系统来说，存器器是稀缺资源，为了程序能顺利执行，必须有两种内存：RAM：可编存储器，用于存储程序运行时的临时数据（栈，堆等）ROM：也就是 flash，掉电时数据不会丢失例如ROM,PROM,EEPROM 等。为了嵌入式系统能够顺利运行，嵌入式程序员必须将合理的分配存器资源。通常来说，目标二进制文件由下面的程序段组成 代码(.text)段:程序的 代码，而且它不应该被修改。该区段可放在只读存储器ROM中。未初始化内存段（.bss）：用于存放程序的未初始化临时变量。虽然C标准并没有要求.bss字段中的内容正确初始化，但是一般来说BSP的开发者应该把.bss字段中的堆清零。初始化的数据区段（data）:容纳已经初始化的变量，变量的初始值存放在ROM中。可执行文件镜像 +-+|.text|RAM 或者 ROM +-+|.data|RAM +-+|.bss|RAM +-+链接过程+-+-+|.data RAM|.data RAM|+-+-+|.bss RAM|.bss RAM|+-+-+|.text ROM|.text ROM|+-+-+|copy of.data ROM|+-+Step 1 Step 2 Step 1 是一个可执行文件,Step 2 中将.data 段拷贝到 ROM 中，这样初始化数据能存放到 ROM 中。下面的 Step3 产生目标文件（ROM 烧录文件）+-+|.text|+-+|copy of.data|+-+Step 3 Step3 在 link 后进行，称为 objcopy,需要.cfg 文件中加入：#make a PROM image using objcopy arm-rtems-objcopy -adjust-section-vma.data=arm-rtems-objdump-section-headers$(basename$).exe|awk.$(basename$).exe 初始化初始化 系统复位或者重启时，将首先执行初系统始化代码。初始化代码为应用程序准备好硬件设备。1 全局变量全局变量:在一些系统中，会有全局变量需要初始化，这些变量定义在 BSP 目录的startup/bspstart.c 中。这些变量为不同的 BSP 提供初始化支持。下面是全局变量列表：BSP_Configuration RTEMS 系统配置表 Cpu_table RTEMS CPU 相关信息表.bsp_isr_level 系统启动时中断等级。当应用结束，返回 BSP 时，系统中断等级将恢复到这个设定的值。2 板初始化板初始化 21 BSP 目录中 start 目录下的汇编代码是整个系统中将最先执行的代码，它负责初始化处理器和嵌入式主板，以方便后续 BSP 代码执行，他完成下面的工作：初始化堆栈 将.bss 段清零 屏蔽外部中断 将.data 段的数据从 ROM 拷贝到 RAM 汇编文件中完成的工作应该越少越好，尽可能将其他工作交给 C 完成。汇编的初始化完成后，他应该调用 boot_card()初始化代码启动地址一般命名为 start，进行链接的时候需要将初始化汇编代码链接到.text 段的顶端（偏移为 0）。这需要链接脚本和编译器协同完成。3 3 boot_card()函数函数 boot_card()函数是第一个 C 语言函数，通常，BSP 使用一个公用的boot_card()函数，该函数定义在 c/src/lib/libbsp/shared/Bootcard.c 中。boot_card()函数流程如下：初始化 CPU 配置表中的公共字段为缺省值。将应用的配置表(变量 Configuration)拷贝到 BSP 配置表（变量BSP_Configuration）中并且修改 BSP_RTEMS_Configuration，BSP_Configuration 等配置表字段。调用 BSP 相关的例程 bsp_start(),调用 rtems_initialize_executive_early()初始化系统，C 函数库，设备驱动等，此时并没有配置多任务，也没有开发中断。然后调用文件中的 main()函数，该函数直到调用rtems_shutdown_executive()才会返回。函数返回，表示应用完成，调用 BSP 相关的 bsp_cleanup()进行系统关闭动作。需要说明：系统和环境必须在 main()调用前完成初始化。4 BSP 初始化函数初始化函数 bsp_start()该函数是系统启动后执行的第一个 BSP 相关的函数，该例程实现硬件系统的初 始 化 例 如 总 线 控 制 器 寄 存 器 初 始 化 等。对 应 的 代 码 一 般 在c/src/lib/libbsp/CPU/BSP/startup/bspstart.c 中(有时候函数名称为 bsp_start_default)，这里 CPU和 BSP 是你需要的 BSP 和处理器名称。该函数会进一步初始化 CPU 配置表并且设置和具体硬件 BSP 相关的字段。其中包含了增加 RTEMS 最大对象数目；同时会将加载下面的初始化钩子函数：BSP Pretasking Hook BSP Predriver Hook BSP Postdriver Hook 该函数所作的最重要的工作是决定 RTEMS 在内存中的起始位置。RTEMS 所有的对象和任务堆栈都将从这个位置开始。RTEMS 工作空间和堆空间不同，很多 BSP将 RTEMS 放到内存空间的顶部（高地址处）函数执行完后，返回 boot_card()5 main()函数函数 该函数是 C 的入口函数，代码如下。int c_rtems_main(int argc,char*argv)if(argc 0)&argv&argv0)rtems_progname=argv0;else rtems_progname=RTEMS;rtems_initialize_executive_late(bsp_isr_level);return 0;其中c_rtems_main 实际就是 main()，他将会被 GUN 编译器特殊关照。GNU 编译器会识别 main()自动插入一个调用，该调用使用编译器运行例程 _main()。_main()将会初始化编译器提供的运行库。当然，对于 C+，最主要的是调用 C+全局构造函数。main()在启动序列中的正确位置保证了 C 库和其他非阻塞调用能够在 G+构造体中实现。Main()的共享版本在如下文件中 c/src/lib/libbsp/shared/main.c 除了隐式调用_main 以外，函数也会执行显示的初始化。例程将会初始化变量 rtems_progname，然后调用 rtems_shutdown_executive 函数。6 RTEMS Pretasking 钩子钩子 RTEMS CPU 配置表中的 pretasking_hook 字段可以允许用户自定义一些初始化函数。该函数的调用将会在 RTEMS API 初始化后，中断和多任务启动前。调用此函数的时候还没有任何任务启动。所以钩子函数名称叫做 pretasking_hook。一般来说，Pretasking 钩子是可选的，但是大多数 RTEMS 任然提供了 pretasking 钩子。该例程通常被称作bsp_pretasking_hook，位于下面的文件中：c/src/lib/libbsp/CPU/BSP/startup/bspstart.c bsp_pretasking_hook()例程一般用于初始化调试等级，RTEMS C 库。这些初始化过程一般会使用 RTMES API。bsp_pretasking_hook()中的函数bsp_libc_init 如下所示：void bsp_libc_init(void *heap_start,uint32_t heap_size,int use_sbrk)他传递了 C 库所需的堆空间大小和起始地址。use_sbrk 用于定义堆空间的增长长度。这只有在用户使用完所有的堆空间后才会增长。7 RTEMS Predriver 钩子钩子 RTEMS CPU 配置表中的 predriver_hook 字段是用户定义的初始化函数地址。该初始化函数在设备驱动和 MPCI 驱动初始化前完成。发生此调用的时候 RTEMS 的初始化已经结束，但是中断和多任务还没有启动。该字段可以为 NULL。实际上大多数 BSP 没有使用这个钩子。8:驱动程序初始化驱动程序初始化 初始化函数将会初始化设备驱动表中的所有设备驱动函数。驱动初始化的次序和他们在驱动表中的位置有关。驱动地址表是 RTEMS 配置表中的另外一个表，他定义了驱动入口函数（例如：initialization，open，close，read，write 和 control）RTEMS 初始化将会依次调用每个驱动的初始化函数。此时需要设备的主设备号和从设备号。主设备号表明设备类型，从设备号用来区别同一类型中的不同设备。9 Postdriver 钩子钩子 RTEMS CPU 配置表中的postdriver_hook 字段指向用户定义的例程。该例程在驱动程序和 MPCI 初始化后初始化。此时中断和多任务还未打开。该函数是可选的。一般来说在 postdriver 钩子中主要会检查驱动是否成功加载。中断向量表 中断向量表 当 CPU 接受到外部设备或者总线发出的中断信号是，将根据中断向量表对应的条目进行跳转。跳转前，CPU 会进行上下文转换等工作。对于一些处理器中断的入口地址是固定的，此时 BSP 的工作比较少。如果向量表条目可以动态改变，那么 RTEMS 需要手动进行分配。例如 ARM 处理中，中断向量表初始化如下：VectorInit:MOV R0,#0 ADR R1,Vector_Init_Block LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the Vectors(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the Vectors(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the Vectors(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the Vectors(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the.longed addresses(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the.longed addresses(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the.longed addresses(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 LDMIA R1!,R2,r3/*Copy the.longed addresses(8 words)*/STMIA R0!,r2,r3 B init2 5 片选信号片选信号 内存的片选信号必须和 linkcmds 的 ROM，RAM 配置一致，否则.内部控制寄存器 这是需要初始化的另一类寄存器。Data 和 stack 初始化 初始化的最后，需要将 ROM 中的 DATA 段拷贝到 RAM 中，此外，还需要将.bss 初始化为0