ReWorks嵌入式应用开发培训讲座BSP开发.ppt

中国电子科技集团公司第三十二研究所自主可控计算研究院,ReWorks嵌入式应用开发,ReWorks BSP开发,1.ReWorks实时操作系统概述,4.ReWorks BSP实例分析,2,培训大纲,5.ReWorks核心功能介绍,2.ReDe开发环境介绍,3.ReWorks BSP开发,8.ReWorks设备驱动开发,6.ReWorks核心功能实例分析与实验,7.ReWorks扩展功能介绍,9.ReWorks实例分析与实验,3,目录,BSP简介:BSP的定义、功能及开发方式。,ReWorks BSP的结构:BSP的组成结果及模块定义。,1,2,4,ReWorks BSP的集成与测试：详述将ReWorks BSP集成到ReDe开发环境中构造应用对BSP测试。,ReWorks BSP的开发:详述X86平台下ReWorks BSP的开发。,3,4,BSP的定义,BSP(Board Support Packet板级支持包)是介于底层硬件和上层软件之间的底层软件开发包，主要功能为屏蔽硬件，提供操作系统的驱动及硬件驱动。,是嵌入式操作系统的一个特有概念。相当PC机中的BIOS+驱动,5,BSP的功能,系统重启（reboot）轮询打印（printk）I/O访问其它自定义接口,BSP的主要功能包括上电时硬件的初始化，为操作系统访问硬件提供接口支持，为应用访问硬件提供接口支持。,中断管理MMU管理系统时钟实时时钟异常处理,初始化,CPU寄存器初始化目标板硬件初始化堆栈初始化,操作系统支持,应用支持,6,BSP在嵌入式系统中的位置,7,BSP开发流程,结合合适的参考BSP或BSP模板代码准备开发调试环境（仿真器、仿真软件）修改编写ReWorks预初始化代码加载串口驱动（为使用串口调试）一旦内核激活后，连接系统中断使能系统时钟配置CACHE&MMU完成BSP需要支持的其他特性测试、文档,8,BSP目标,BSP目标,BSP目标,9,BSP开发方式,在开发系统的最小系统时，通常使用仿真器来开发。常用的仿真器是JTEG仿真器，例如Trace32。,使用仿真器,一般在已经有了成熟模板的情况下，可以使用点灯的方法来调试程序，通过在不同的程序段加入点灯程序，可以观察程序的运行情况。,使用点灯的方法,使用串口轮询输出的方式调试程序，可以观察程序的运行情况。,使用串口轮询打印,方式一,方式二,方式三,在BSP开发较成熟时，可使用串口调试工具，例如ReDe系统调试工具调试。,使用串口交叉调试工具,方式四,10,目录,BSP简介:BSP的定义、功能及开发方式。,ReWorks BSP的结构:BSP的组成结果及模块定义。,1,2,4,ReWorks BSP的集成与测试：详述将ReWorks BSP集成到ReDe开发环境中构造应用对BSP测试。,ReWorks BSP的开发:详述X86平台下ReWorks BSP的开发。,3,11,ReWorks BSP组成结构,ReWorks BSP主要包括,系统引导模块BSP初始化模块可编程中断控制器模块系统时钟模块实时时钟模块MMU和CACHE配置模块其它应用模块（热重启与轮询输出）,12,ReWorks BSP模版,BSP的开发模版,ReWorks BSP定义了开发模版，需实现如下七个接口,BSP初始化接口可编程中断控制器模块接口系统时钟模块接口MMU和CACHE配置模块接口实时时钟模块接口轮询打印接口热重启接口,13,ReWorks BSP模版,void bsp_module_init(void);,BSP初始化入口在ReWorks核心启动入口c_main中调用。BSP初始化入口主要完成了基本硬件的初始化、注册目标板中断数量、初始化轮询打印模块等。,接口语法,接口说明,BSP初始化接口,14,ReWorks BSP模版,int pic_hw_init(void);int pic_int_ack(int interrupt_pending);int pic_int_enable(u32 irq);int pic_int_disable(u32 irq);,可编程中断控制器接口操作包括两部分接口：硬件初始化接口和中断操作接口；硬件初始化接口在BSP初始化接口的硬件初始化接口中调用；中断操作接口在CSP中断模块中对中断进行处理时调用。与可编程中断控制器硬件交互，向ReWorks中断框架提供中断响应、中断使能和中断屏蔽等主要操作。,接口语法,接口说明,可编程中断控制器模块接口,15,ReWorks BSP模版,int clock_module_init(void);void arch_clock_start(void);int arch_clock_ack(void);void arch_clock_off(void);u32 arch_clock_rate_set(int ticks_per_second);,系统时钟模块为ReWorks所必需的模块；该模块主要实现时钟中断功能。系统时钟模块在ReWorks核心初始化过程中调用。时钟模块操作接口对可编程定时器进行操作。时钟模块接口分为两部分：时钟初始化接口和时钟操作接口。时钟初始化接口clock_module_init在ReWorks启动函数c_main中调用；时钟模块操作接口主要包括：时钟启动接口、时钟中断响应接口、时钟速率设置接口等。,接口语法,接口说明,系统时钟模块接口,16,ReWorks BSP模版,void mmu_config(void);void cache_module_init(CACHE_MODE inst,CACHE_MODE data);void cache_enable(CACHE_TYPE cache);void cache_disable(CACHE_TYPE cache);,MMU配置模块用于完成系统内存配置。MMU模块通过调用ReWorks的MMU配置项增加接口mmu_config_item_add完成。MMU配置接口在ReDe集成开发环境勾选MMU模块后调用。CACHE配置模块用于完成系统高速缓存配置。CACHE配置接口在ReDe集成开发环境勾选MMU模块后调用。,接口语法,接口说明,MMU配置模块接口,17,ReWorks BSP模版,void rtc_module_init(void);int rtc_read(struct tm*the_tm);int rtc_write(struct tm*the_tm);,实时时钟一般作为单独的ReDe集成开发环境“资源组件”的形式发布，由用户通过“勾选”该“资源组件”将实时时钟添加至ReWorks中。实时时钟操作接口主要包括两个部分：实时时钟模块初始化接口和实时时钟读写操作接口。,接口语法,接口说明,实时时钟模块接口,18,ReWorks BSP模版,void printk_debug_outchar(char c);void printk_debug_hw_init(void);,printk调试输出模块主要包括两个接口：字符输出接口和硬件初始化接口；硬件初始化接口printk_debug_hw_init统一在BSP模块初始化接口bsp_module_init中调用完成初始化字符输出接口printk_debug_outchar在BSP模块初始化接口中通过printk_init接口注册到printk模块。编程人员通过printk输出打印信息时，调用该字符输出接口进行字符输出。,接口语法,接口说明,轮询打印接口,19,ReWorks BSP模版,void reboot(void);,reboot接口的实现与处理器体系结构相关。reboot重启动接口用于重新启动系统，即完成软硬件的复位操作,接口语法,接口说明,热重启接口,20,ReWorks启动流程,ReWorks嵌入式实时操作系统的入口为start.s中的函数start启动后，完成操作系统运行环境初始化、驱动初始化，最后执行用户代码的一系列流程。单任务环境和多任务环境的启动过程均在ReWorks内核入口函数c_main中完成。BSP初始化模块调用BSP初始化入口bsp_module_init完成基本硬件初始化、设置目标板中断数量、初始化轮询打印模块中断模块初始化和时钟模块初始化在CSP中完成，其具体与可编程中断控制器PIC和时钟硬件操作均在BSP中实现系统配置和用户配置为与ReWorks配套的集成开发环境ReDe通过勾选资源组件而自动生成的。,21,ReWorks启动流程-启动流程图,22,目录,BSP简介:BSP的定义、功能及开发方式。,ReWorks BSP的结构:BSP的组成结果及模块定义。,1,2,4,ReWorks BSP的集成与测试：详述将ReWorks BSP集成到ReDe开发环境中构造应用对BSP测试。,ReWorks BSP的开发:详述X86平台下ReWorks BSP的开发。,3,23,x86 BSP开发过程,选择合适的参考BSP或BSP模版代码，并创建BSP库工程编写start.s的预初始化代码，并测试功能编写printk调试输出模块代码，并测试功能编写中断控制器模块代码，并测试功能编写系统时钟模块代码，并测试功能 编写MMU和CACHE配置模块代码，并测试功能完成BSP需要支持的其他特性，例如实时时钟和热重启功能。集成测试与文档,24,x86 BSP基本文件构成,X86 BSP所需的基本文件构成：,25,创建x86 BSP库工程,选择ReDe-文件-导入-常规-现有项目到工作空间中，选定BSP库工程模版的路径，将BSP库工程模版导入到ReDe工程中去,导入x86 BSP模版,26,开发x86 BSP库工程,导入库工程后，在ReDe工程中开发目标板的BSP库工程，开发完成后，编译生成BSP库文件（libpentium.a）将库文件拷贝到ReDe指定目录中去(user resourcepentium_configruntimelibPENTIUMliblibpentium.a),创建库工程,x86 BSP代码实现步骤,编写start.s编写调试输出模块编写中断控制器模块编写系统时钟模块定制MMU配置模块完成BSP需要支持的其他特性,27,28,一、编写start.s,ReWorks预处理的汇编代码在文件start.s中，入口函数为start，汇编代码执行完成后，跳转至ReWorks核心。编写start.s顺序完成如下三部分：处理器寄存器的初始化系统堆栈的初始化CACHE和MMU的初始化测试验证方法：测试系统是否能顺序执行到c_main中，可使用点灯法或JTEG仿真器进行跟踪,29,二、编写调试输出模块,ReWorks调试输出模块的代码在文件printk_debug.c中。调试输出的终端可以是串口或显示器。调试输出接口printk是BSP调试的一个重要方法。编写调试输出模块代码的步骤如下实现printk_debug_hw_init接口，该接口对轮询输出设备硬件初始化实现printk_debug_outchar接口，该接口为字符打印接口，用于向终端输出一个字符,30,二、编写调试输出模块（续）,测试验证方法：编写printk接口的应用测试程序，如printk(“字符串n”);测试printk对应的终端是否有正确的输出。,31,三、编写中断控制器模块,可编程中断控制器模块的代码在文件pic.c中。编写中断控制器模块的步骤如下实现接口pic_hw_init，该接口完成中断控制器的初始化。实现接口pic_int_ack，该接口实现中断响应操作，读中断响应寄存器，然后返回当前挂起的最高优先级中断向量号。,32,三、编写中断控制器模块（续）,实现接口pic_int_enable，该接口执行中断控制器的使能操作。实现接口pic_int_disable，该接口执行中断控制器的屏蔽操作。测试验证方法：中断控制器模块功能可以通过系统时钟模块来测试，即在时钟中断处理函数中添加printk打印信息，看时钟中断是否能响应成功，使能和屏蔽操作能否成功。,33,四、编写系统时钟模块,系统时钟模块的代码在文件clock.c中。编写系统时钟模块的步骤如下:实现接口clock_module_init，该接口完成时钟的初始化。实现接口arch_clock_start，该接口用于启动时钟，即设置时钟下降计数。实现接口arch_clock_ack，该接口用于响应时钟中断。在中断处理框架中调用，即如果当前产生的是时钟中断则调用本程序予以响应。,34,四、编写系统时钟模块（续）,实现接口arch_clock_off，该接口用于关闭时钟，本程序在clock_off()程序中调用。实现接口arch_clock_rate_set,用于根据时钟滴答数重新设置时钟频率。该接口在应用 程序重新设置系统时钟速率接口sys_clk_rate_set()中调用。测试验证方法：创建一个应用测试程序，使用sleep接口，观察延时是否与真实环境相同,35,五、定制MMU配置模块,MMU和CACHE的配置模块的代码在文件mmu_config.c中。编写MMU配置模块如下实现接口mmu_config,该接口功能为配置MMU。实现接口cache_module_init,该接口功能为CACHE模块初始化。实现接口cache_enable,该接口功能为CACHE的使能操作。实现接口cache_disable,该接口功能为CACHE的屏蔽操作。,五、定制MMU配置模块（续）,测试验证方法：通过mmu_config_item_add 配置一块内存区域，测试是否能正常访问，编写应用程序对该端内存区域进行数据读写操作，比较使能与屏蔽该段内存区域的CACHE配置前后，读写操作的时间差别。,36,37,六、完成BSP需要支持的其他特性,BSP还需要实现热重启，实时时钟等其他功能。热重启模块的代码在模版文件reboot.c中，实时时钟的代码在模版文件rtc中。,38,目录,BSP简介:BSP的定义、功能及开发方式。,ReWorks BSP的结构:BSP的组成结果及模块定义。,1,2,4,ReWorks BSP的集成与测试：详述将ReWorks BSP集成到ReDe开发环境中构造应用对BSP测试。,ReWorks BSP的开发:详述X86平台下ReWorks BSP的开发。,3,39,ReWorks BSP集成,将ReWorks BSP集成到ReDe IDE开发环境中需要定制BSP资源组件工程与目标板资源工程。BSP资源组件工程使用BSP资源组件工程模版，在ReDe中导入BSP资源组件工程模版，定制BSP资源组件工程.目标板资源工程使用目标板资源工程模版，在ReDe中导入目标板资源工程，定制目标板资源工程.,40,ReWorks BSP集成-BSP资源组件工程,选择ReDe-文件-导入-资源管理-资源组件，输入资源组件工程项目名，点“下一步”，选定资源组件模版，点“完成”，将BSP资源组件工程导入到ReDe工程中去,41,ReWorks BSP集成-BSP资源组件工程,双击资源组件工程中的人rcpcfg文件，配置BSP模块。配置完成后右键单击rcpcfg文件，提交资源组件至资源库,42,ReWorks BSP集成-目标板资源工程,选择ReDe-文件-导入-资源管理-目标板资源，输入目标板资源工程项目名，点“下一步”，选定目标板资源模版，点“完成”，将目标板资源工程导入到ReDe工程中去,43,ReWorks BSP集成-目标板资源工程,双击目标板资源工程中的rcpcfg文件，配置目标板资源。配置完成后右键单击rcpcfg文件，提交目标板资源至资源库,44,ReWorks BSP的测试,选择ReDe-文件-新建-自引导工程，输入项目名，点“下一步”，选择配置工具链，点“下一步”。,45,ReWorks BSP的测试,选着目标板资源配置，点“完成”，生成一个自引导工程。,46,ReWorks BSP的测试,双击打开自引导工程中资源配置的syscfg文件，定制系统配置信息，完成后编译生成reworks.bin，下载到目标板中即可测试ReWorks BSP的功能。,47,Thank You!,单位：中国电子科技集团第三十二研究所 自主可控计算研究院地址：上海市徐汇区桂林路418号 邮编：200233电话：021-64704678-7512,