王军 上海红生系统工程有限公司

基于Pentium处理器VxWorks实时操作系统BSP的设计研究

王军 上海红生系统工程有限公司

在对基于Pentium处理器VxWorks实时操作系统的进行研究与开发过程中，我们所面临的一大难点就是如何对BSP以及与之相关的技术性内容进行科学、合理的设计与开发。BSP作为整个操作系统的重要组成部分，其设计的科学与否将对整个操作系统的流畅性与功能实现性带来影响。本文就将针对上述所提到的如何科学、理性开发BSP等相关具体问题展开讨论，为设计与研发基于Pentium处理器VxWorks实时操作系统这一重要命题找到相应的举措，进而保障整个工程项目的及时有效推进。

Pentium处理器 VxWorks实时操作系统 BSP Tornado

VxWorks是美国高科技行业的风河公司所开发并投入市场的一种实时操作系统。它在正式进驻网络市场之初就因自身所具备的一系列优质产品特性，如内核性能优越、产品技术可靠性较高、继续开发的前景良好等等，得到了业内人士的高度关注与赞赏。与此同时，这一性能优越、精良的实时操作系统在相关领域内亦得到了广泛的推广与应用，其中不乏像军工、航天工程、通信卫星等对操作系统要求极为严格的工程领域。可以说，VxWorks实时操作系统在上述各项工程领域中扮演着越来越重要的角色，其对于整个系统的功能实现起到决定性的重要作用，值得所有相关从业人员对其进行深入探究与分析。下面，我们就将对VxWorks实时操作系统的开发过程中涉及到的具体设计问题予以讨论，以期发现新的对应问题解决途径，为VxWorks实时操作系统的有效开发与设计提供全新的思路与想法。

1 BSP的概述分析

BSP即是英文词组Board Support Package的缩写，它的中文翻译为板级支持包，通常被简称为BSP。该板级支持包的位置一般为实时操作系统的驱动层程序层面与主板硬件这两者之间的一个层次，相关系统设计工作人员常常认为它是整个实时操作体系内一个基本组成部分。其作用范围较为明确，主要就是为了达到对相应操作系统提供相应的技术数据支持，能够做到为上一层面的相关系统驱动程序供应函数包，进而保证其能够在硬件主板这一载体上实现更为优质、高效地有效运行。在一些较常见的嵌入式系统软件之中，我们就能够发现对BSP这一技术的应用。由此可见，BSP是整个行业领域范围内一项较为常见的技术，对其的应用与推广也相应较为普及。

当然，在对BSP进行具体的应用与实践过程中，我们需要意识到的是BSP不是固定不变的，它的特性与功能会随着其所服务的系统的改变而有所变化，即每一种独立的操作系统下会存在相对应的BSP，它们彼此是不尽相同的，举例来说，例如在Linux实时操作系统中的BSP与其他不同系统下的BSP，它们具体的编程写作方法与相应接口的概念完全是两个不同的概念。基于此，我们在对BSP进行编写的过程中，一定要时刻把握这一概念，要在具体的对应系统对BSP进行定义的前提之下进行编写，否则就会出现BSP编写错误，进而引发一系列相关的技术漏洞与问题。

在实际的技术实践过程中，我们通过对BSP进行不断探索与实践之后，总结出BSP所具备的一些基本作用。其主要作用主要集中在两大方面，一是创建一个基本环境，该环境能够保证相应操作系统能够在其中实现有序运行，具体包括CPU内在的寄存器的初始化操作、设置RAM的工作运行时间顺序、驱动时钟与中断控制器、串口等一系列相关命令。二是对其所设定的、用于操作系统有效运行的环境进行不断优化，主要包括优化缓存与内存结构单元区间的驱动、确立程序的开启与终止具体位置、优化中断功能以及系统的总线驱动等。由此可见，BSP对于整个操作系统具有着至关重要的功能与价值，为保证系统在特定环境下的有效运行与可持续性开发起到了决定性的作用，是整个系统操作开发过程中的重要环节，非常值得我们所有该行业从业者对其进行深入的分析与了解。

2 基于Pentium处理器下BSP的设计开发

下面我们就将针对基于Pentium处理器下如何对BSP进行具体的设计与开发这一问题展开详细的讨论与分析。

2.1 PMI2主板的相关硬件基本配置说明

开发使用的相关工具与所开发的具体系统操作环境主要包括：开发板为PMI2主板、内存为256M运行内存、VCA控制器、1．6GHz单核CPU、100/1000M网络控制器、Intel82559网卡、进行开发操作的软件为Tornado2．2，主机安装目录为“C：Tornado2．2”。

2.2 BSP的开发环境

BSP的开发调试环境是由美国风河科技所研发出的Tornado2．2，它由三个主要部分所组成，具体内容包括了：进行具体开发实践的对应工具与所需的相关实用程序、实时操作系统Vx Works用于在主板卡上进行运行、连接显控软件和主板通信设备中所存在的一系列具体的通讯方式，例如接口、网络等。

2.3 设计目标

通过对相关具体项目进行有效布控，在采用一系列上述所提到的软件与硬件设施的基础之上，设计开发能够实现主板相应驱动的BSP，并使其满足相应的要求与条件，如：Pentium处理器、CRT与LVDS通道、IDE硬盘、对应的以太网控制器、USB2．0键盘与对应鼠标。

2010年教育部出台《关于大力推进高等学校创新创业教育的意见》；2015年李克强总理在《政府工作报告》中多次强调“创新创业”，并首次提出“互联网+”行动计划；2016年所有高校设置创新创业课程。国家想要有创新创业素质的国民，应从幼儿抓起，重视幼儿创新创业意识的培育。教师是创新创业教育的实施者，教学内容的安排、方法的选择能否符合创新创业教育的原则，完全取决于教师是否具有创新素质，学前专业师范生是未来的幼儿教师，他们的观念、思想、兴趣、爱好以及思维方式也无一不对幼儿产生潜移默化的影响。培育学前专业师范生创新创业意识是当务之急。

对BSP进行具有针对性的开发是一项较为系统、较为复杂的工程，开发人员必须保证熟知且充分理解Vx Works映像种类，该实时操作系统内部的运行次序与整个流程，BSP这一软件包中所具体包括的各类文件的作用与构成，以及相关的设置操作等具体内容。唯有此，才能保证整个开发项目工作的持续、有效地向前推进。

3 基于Pentium处理器下BSP的设计过程

在对基于Pentium处理器下BSP的设计开发所涉及到具体内容予以分析之后，我们就将对该项目设计的具体过程进行展开论述。

事实上，对BSP进行具体设计这一过程在整个系统开发过程中属于较早期的工作内容，该项工作对于保障后期整个系统内部所有程序得以有效、准确运行具有重要的价值与意义。在对相关具体的工程实践进行分析与总结之后，我们将基于Pentium处理器下的BSP的研发工作大致划分到以下五个主要部分，它们按照前后顺序依次为创建相应的具体开发环境、对基于PMI2主板下的对应BSP开发包进行合理选择、Boot Rom的具体实践与有效运行、Vx Works实时操作系统的对应配置与启动、最后的测试工作与检验工作。下面，我们就将上述的五个主要步骤进行细致讨论。

3.1 创建相应的具体开发环境

我们需要注意到的是：在具体的调试环境之中，实时嵌入式操作系统拥有一整套具有高度操控性与实践性的对应开发工具，它与我们常常所使用的电脑桌面操作系统是完全不同的两个概念，该操作系统在实际操作过程中远比桌面的操作系统要复杂的多。此外，对于Tornado2．2的开发环境是基于架构这一方式的，因此会选择使用交叉开发方式，即使用目标机与总主机交互进行操作，并借助以太网实现联通。

Pentium处理器下的目标板配置较为多元，存在着单向与双向通道的LVDS接口，相对应的是一系列接口的具体配对。我们在实际操作过程中，可以借助这一组织对相关控件实现相应的调整与测试。与此同时，我们也可以选择把bootrom映像对接到相应卡上。这样，在对所有涉及到的控件进行合理、有效布控时，我们就得到了一个较为可靠的操作环境。

3.2 对基于PMI2主板下的对应BSP开发包进行合理选择

在对BSP进行具体开发的实践过程中，我们需要意识到的是对其进行有效开发是所有开发过程中，对系统所涉及到的相关软硬件相连接的重要一步，它的效果好坏严重制约着接下来的工作进程。因此，选择准确的开发模式显得十分有必要，如果能够做到在相关要求满足的情况下，准确对其进行选择，将会给整个工作进度带来十分有益的影响，它会使得整体的开发耗时明显缩短，有效提高我们开发工作的效率。

根据上述所提到对选择BSP开发模板的具体要求，我们在进行实际选择就应该做到选择一个与对应处理器的产品规格比较贴近的BSP包，只有这样，才能为接下来的对BSP进行设计等工作做好准备，实现优化设计程序。接下来，我们可以通过对外围器件做出适当的改动与调整，就会发现这一操作所带来的较为明显的作用与效果。

3.3 Boot Rom的具体实践与有效运行

所谓的Boot Rom就是我们常常提到的远程启动服务这一具体指代内容的英文缩写，其全程为Remoteboot，通常的情况下，我们也称之为插槽。而Boot Rom类型映像则是一种专门用于jgzcsb的引导而设计的映像，它的主要目的是通过对其的有效利用，最终能够保证达到存在最小数量的系统初始化，如相对应的多单口以及网口等具体形式。该映像的主要功能就是实现对jgzcsb映像这一项目的启动与有效承载，大致等同于个人笔记本电脑中的BIOS这一构件。

具体到我们现在进行的试验过程，当项目在完成对Boot Rom的开启后，相应的一系列项目如对CPU、寄存器等具体设备的初始化设置，与此同时，也做好了对内部存储的清零工作，以及相关的屏蔽被有效隔断等等。这些项目的实现也保障了所涉及的相应地址的映射转移。在前期的启动程序完全实现之后，系统内部的多任务实验环境亦在此过程中得到有效地创建，这里所提到的多任务涵盖范围较广，主要内容有多单口系统任务、系统网络任务等等。这些既定的工作程序能够有效实现对映像的指引作用，使其在对应的卡片内有效执行，保证接下来的Vx Works映像的快速呈现这一重要过程。

3.4 Vx Works实时操作系统的对应配置与启动

承接着上述的内容，接下来的过程演化到了Vx Works类型映像加载这一重要步骤。所谓的Vx Works类型映像，它是区别于上文所提及到的Boot Rom类型映像以及jgzcsb类型映像的，事实上，该类型映像才是整个实时操作系统的主体映像，是真正意义上做到在目标板之上的操作系统进行实际运行的映像，它的结构组成也与其他映像不同，它主要是所占空间较小的系统内核与一些可以精准定做的相关板块这两项内容组成的．风河公司出品的ornado2．2这一开发环境就具有满足使用者对其进行相应调整与剪裁的特性，用户可以根据需要设计出自己想要的最优Vx Works配置。

3.5 测试工作与检验工作

基于以上四个步骤，我们的设计在得以有效运行时，同样需要对BSP进行定量检测与分析．BSP作为一项与系统内部的相关硬件关系较为密切的系统软件组成部分，对它进行相关测试是保证整个开发最终能够实现成功的重要一环，也是其有效保障。这其中，系统会进行的相关测试主要包括：保障网络驱动能够有效实现的集成性系统测试以及其他诸如ICMP等具体项目的测试。

综上所述，本文主要以PMI2这一 开发板作为设计示例，对基于Vx Works类型映像下的BSP进行深入地解析与说明，进而实现了其在具体工程上的模拟与运用。可以说，在一定程度上对基于Pentium处理器VxWorks实时操作系统的开发与设计做出相应的尝试，并获得了第一手信息资料，整个设计工作是具有一定参考价值与实践意义的。

[1]王洋.VxWorks嵌入式实时操作系统设备驱动与BSP开发设计[J].北京航空航天大学出版社,2012,(12):20-27

[2]叶凯.基于VxWorks的嵌入式系统设计与研究[J].中国科学院光电技术研究所,2007,(02):122-127

王军（1977—），男，汉族，江苏省海安县人，北京信息工程学院计算机科学与工程专业学士，中级职称。从事船舶电子设备研发设计工作近17年；负责、参与了舰船综合监视设备等一系列产品的设计研发、生产、调试、交付、保障护航工作。