目前,随着电子技术的不断发展,计算机技术也得到飞速的发展,产生了很多新技术。但就计算机 的基本结构来说,还是基本采用了冯·诺依曼结构。然而冯·诺依曼结构的一个中心点就是存储一控制,所以存储器在计算机系统中的作用是非常重要的。嵌入式计 算机作为计算机中的一个类别,对执行速度和系统可靠性都有较强的要求,这也决定了嵌入式系统不仅要有实时性很强的操作系统,同时也需要一种安全、快速的存 储设备。同时,嵌入式系统经常会涉及到海量数据的存储,这就要求存储设备必须具有可靠性高,功耗低,容量大,掉电数据不丢失等特点,而NAND FLASH芯片正好具有这些优点。
VxWorks是嵌入式领域内公认的最有特色的高性能实时操作系统之一。它以其良好的可靠性和卓越的实时性,被广泛地应用在通信、军事、航空、 航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中,如卫星通信、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
目前,在VxWorks实现上,涉及文件系统的文章不少,但一般都是针对容量较小,操作相对 简单的NORFLASH实现的。本文讨论了如何在以AMCC公司的Power PC芯片PPC440epx为核心的嵌入式平台上,利用三星公司的大容量NAND FLASH实现文件系统的具体办法。
K9F2G08QOM芯片的容量为256 M×8 b="2" Gb的数据区,再加上64 Mb的备用区。一块这种芯片被分为2 048个块,每个块又分为64页,每页由2 KB的数据区加上64 B的备用区组成。如图1所示,列地址为12 b(A11~A0)。当A12为0时,A10~A0确定对每页中2 KP;数据的访问;当A12为1时,访问的是64 B的备用区。由于NANDFLASH芯片在出厂时就可能出现坏块(块中的某个或多个bit不能有效的进行读写),为了将其标注出来,三星公司保证每个坏块 的第一页和第二页备用区第一个byte的数据没有被初始化为0xFF。设计人员要确保在对该芯片进行擦除之前,先将这个信息保留起来(建一个坏块表)。行 地址为17 b(A28~A12)。它确定了对2 048块×64页=128 K个页中的某一页进行访问。为了简化NAND FLASH芯片的管脚,其地址和数据信息共享8个I/O管脚,因此,其29 B的地址信息被设计为5个周期进行传输。具体操作如表1所示。
注:起始地址是列地址;L表示必须置为低电平
摘要:目前的嵌入式系统多使用FLASH作为主存,因此,如何有效管理FLASH上的数据非常重要。文章以MX29LV160BT芯片为例,讨论了在VxWorks操作系统下Nor Flash上建立TFFS文件系统的一般步骤,从而为FLASH上的数据管理提供了理想的选择方式,同时也为开发者和用户升级程序提供了方便。
嵌入式系统正随着Internet的发展而在各个领域得到广泛的应用,作为一个优秀的操作系统,VxWorks实现了比其他实时操作系统更好的有效性、商用性、可裁减性以及互操作性,广泛应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中,如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
如今越来越多的嵌入式操作系统中,通常都使用FLASH作为主存介质。许多开发者和用户为了方便以后升级用户程序,通常在FLASH上建立TFFS文件系统,建立文件系统后,我们就可以象在windows操作系统下对硬盘操作一样,进行数据的拷贝、删除以及文件的建立等操作。
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术,彻底改变了原先有EPROM和EEPROM一统天下的局面。NOR的特点是芯片内执行XIP execute In Place,这样应用程序可以直接在flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高,在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益,因此在嵌入式系统得到广泛的应用。
Tornado的TrueFFS是和VxWorks兼容的一种M-Systems Flite实现方式,版本为2.0。它为种类繁多的flash存储设备提供了统一的块设备接口,并且具有可重入、线程安全的特点,支持大多数流行的CPU构架。有了Tornado的TrueFFS,应用程序对flash存储设备的读写就好象它们对拥有MS-DOS文件系统的磁碟设备的操作一样。
如图1所示,TrueFFS由核心层(core layer)和三个功能层,翻译层(translation layer),MTD层(MTD layer),socket层(socket layer)组成。
核心层(Core layer):核心层主要起相互连接其他几层的功能。同时它也可以进行碎片回收、定时器和其他系统资源的维护。通常WindRiver公司将这部分内容以二进制文件提供。
翻译层:主要实现TrueFFS和dosFs之间的高级交互功能。它也包含了控制flash映射到块、wear-leveling、碎片回收和数据完整性所需的智能化处理功能。目前有三种不同的翻译层模块可供选择。选择哪一种层要看你所用的flash介质是采用NOR-based, 还是NAND-based, 或者SSFDC-based技术而定。
Socket层:则是提供TrueFFS和板卡硬件(如flash卡)的接口服务。其名字来源于用户可以插入flash卡的物理插槽。用来向系统注册socket设备,检测设备拔插,硬件写保护等。后面将详细讲解它的功能。
MTD层(Memory Technology Drivers):功能主要是实现对具体的flash进行读、写、擦、ID识别等驱动,并设置与flash密切相关的一些参数。TrueFFS已经包含了支持Intel,AMD以及samsung部分flash芯片的MTD层驱动。新的芯片需要新的MTD支持,你可以使用一个标准的接口来加入这些驱动。
以上四部分,我们通常要的工作就是后两层。
当在VxWorks下配置TrueFFS时,你必须为每一层至少包含一个软件模块。后面我们将详细讨论。
摘要:详细介绍实时多任务操作系统VxWorks环境下驱动程序的设计原理;针对驱动程序实现的困难,给出VxWorks下实现驱动程序的工作步骤。文件以PC/104-CAN适配卡为例,简要介绍硬件结构,重点给出驱动程序实现的关键代码。
关键词:RTOS VxWorks PC/104 CAN I/O系统 驱动系统
VxWorks是一款优秀的实时多任务操作系统,具有抢占式调试、中断延迟小等特点。本文在简要介绍必备的硬件环境下,以VxWorks为平台,详细介绍驱动程序的开发。
PC/104-CAN适配卡主要由CAN控制器(SJA1000)、光电隔离(6N137),收发驱动器(82C250)及译码电路组成。编程主要了解的是控制器SJA1000。CAN适配卡原理如图1所示。
系统104主板的CPU为486DX,其对接口板访问有两种方式:内存映射和I/O访问。I/O寻址采用专门的指令,每次只能传送单个字节。内存映射方式可以访问较大的地址空间并且指令丰富,便于实现快速交换数据。本文讨论的CAN卡采用存映射模式工作,与486DX接口是104总线,它与ISA总线兼容。对于Intel X86体系的CPU,ISA可以映射的空间为0xC8000~0xEFFFF。使用比较器和地址选择开关组成可选端口地址译码电路,通过开关选通内存映射基地址(C8000H、C9000H、CA000H、…、EF000H),以避免与其它器件冲突。CAN偏移地址分配如下:
00~FFH SJA1000的寄存器;
100H~1FFH 对该范围内的任意地址进行写操作,均可导致CAN硬件复位。
SJA1000的INT引脚通过跳线选择IRQ3~7、IRQ9~12或IRQ15中的一个,避免与其它的适配卡冲突。
VxWorks操作系统有两种方式实现驱动。第一种方式是,把设备驱动程序作为独立任务实现,直接在顶层任务中实现硬件操作,完成特有专用的驱动程序。第二种方式是,VxWorks的I/O系统将设备程序作为内核过程实现。这种方式便于实现I/O子系统的层次模型,便于文件系统一起把设备作为特殊文件处理,提供统一的管理、统一的界面和统一的使用方法,并把设备、文件及网络通信组织成为一致的更高层次的抽象,为用户提供统一的系统服务和用户接口。我们和这种驱动方式。
作为I/O系统和硬件设备之间的连接层,VxWorks驱动就是屏蔽硬件操作,为I/O系统提供服务。实现一个完整的驱动,必须了解VxWorks下I/O的三个基本元素:File、Driver和Dervice。File是为用户提供访问设备的统一接口;Driver是实现具体的基本控制函数,也就是实现I/O系统所需要的接口;而Device则是一个抽象的硬件设备,是一系列的结构体、变量和宏定义对实际物理设备的定义。一般而言,实现一个驱动应该有三个基本的步骤:
丁汉清 韩雪琴 杨永双
(郑州轻工业学院计算机与通信工程学院,郑州 450002)
摘要:使用WindRiver公司提供的Torrnado集成开发工具,将VxWorks移植到PowerPC处理器上,将移植结果应用在跑马灯的实现上,运行正常,表明移植成功。
DING han-qing HAN xue-qin Yang yong-shuang
College of Comp. and com. Eng., Zhengzhou Univ. of Light Industry, Zhengzhou, 450002, China
Abstract: The integrated development kit which WindRiver Corporation provides is used, and VxWorks is transplanted to the PowerPC processor, and the result is applied to the lantern. The normal running indicates successful transplant.
VxWorks操作系统是美国Wind River公司设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)。1983 年成功推出以来,已顺利应用到航空、航天、医疗、通信等领域,目前,已成为实际上的工业标准和军用标准[1]。
Motorola 公司的PowerPC 系列微处理器种类繁多,而且性能优越,系统集成度高,扩展能力强,可以广泛应用于各类嵌入式系统中,因此,成为当今嵌入式系统应用的主流。而在国内,尤其是在高校,VxWorks 系统方面的研究与应用尚处在起步阶段,知识储备较少,为使教学和实际应用紧密结合,我们开发了一套基于VxWorks/PowerPC 的嵌入式教学系统,开发过程中,研究的内容主要包括[2]:
其中,VxWorks 系统的移植是整个系统开发的关键,下面主要就这方面的问题进行一些探讨。
要使得 VxWorks 操作系统能够在以PowerPC 860(CPU)为核心的硬件系统上正常运行,也就是进行操作系统移植,必须首先编写BSP 软件。由BSP 软件利用Tornado2.2 集成开发环境生成bootrom 程序和VxWorks 操作系统内核。系统首先运行bootrom 程序,初始化开发板上的硬件资源,然后通过串口或网口下载VxWorks 操作系统内核。当VxWorks 操作系统在硬件系统上正常运行后,操作系统移植工作完成[3]。
本文就固捷PATA硬盘在vx68下的驱动问题作简要描述。
Kontron ETX CD模块
固捷44 pin PATA硬盘 ( 32G )
vxWorks 6.8
ATA Drv (INCLUDE_ATA)
1) BIOS里面需要将IDE的模式先设置成AUTO,再设置成USER,然后才可以启动bootrom
2) 在调试代码过程中,bootrom第一次启动的时候会出现PS2和USB的键盘都不能用的情况,vxworks重启后才可以用
3) 同样的测试环境,将硬盘换成120GB的HITACHI的44 pin PATA硬盘,一切正常。
目前融合在ETX CD的VX68 BSP [kontron_etxcd] 里面,库文件名为:libKontron_etxcd.a
源码在kontron/src/下
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