VxWorks启动过程描述.docx

VxWorks启动过程描述.docx

《VxWorks启动过程描述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《VxWorks启动过程描述.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

VxWorks启动过程描述

VxWorks启动过程描述及主要宏开关含义

1三种不同的VxWorks映象比较

VxWorks是一种灵活的、可裁剪的嵌入式实时操作系统。

用户可以根据需要创建自己的VxWorks映象，由它来引导目标系统，而后下载并运行应用程序。

根据应用场合的不同，VxWorks映象可分为三类：

可加载的VxWorks映象、基于ROM的VxWorks映象和驻留ROM的VxWorks映象。

1.1可加载的VxWorks映象

这是一种运行于RAM的VxWorks映象。

它不包含搬移程序，需要借助于一些外部的程序如bootRom才能加载到RAM的低端RAM_LOW_ADRS地址处。

这是缺省的开发映象。

在开发的初期阶段，用户可以根据需要添加或删除一些VxWorks组件，生成自己的可加载的VxWorks映象，存放在开发主机的某个目录下。

目标板上电后，由烧结在BOOT中的起始引导程序（BootStrapPrograms）将BOOT中的ROM引导程序（ROMBootPrograms）拷贝到RAM的高端地址RAM_HIGH_ADRS处，并跳转至该地址执行ROM引导程序，配置好所选的加载方式（缺省为网络方式），将指定的主机目录下的可加载的VxWorks映象下载到目标板的RAM地址RAM_LOW_ADRS处，并跳转到此处执行。

如图1所示。

图1、可加载的VxWorks映象

这种映象的优点是生成的VxWorks映象可以存放在开发主机PC机上，不用烧到BOOT中，节省了BOOT容量，也便于随时修改不同的VxWorks映象，适用于调试的初期阶段。

不足之处是需要在主机上维护一个正确的VxWorks映象，对于调试硬件无关的上层应用程序显得不是很方便。

在Tornado工作台的Build窗口中，选择Rules属性页中的VxWorks即可生成可加载的VxWorks映象。

1.2基于ROM的VxWorks映象

这是一种运行于RAM中，但起初存放于ROM中的VxWorks映象。

即该映象需要和搬移程序一起固化在BOOT中。

目标板上电后，首先运行BOOT中的引导搬移程序，将整个VxWorks映象拷贝到RAM地址RAM_LOW_ADRS处，并跳转到此处执行。

如图2所示。

图2基于ROM的VxWorks映象

该映象根据是否被压缩又可分为：

●基于ROM的未压缩的VxWorks映象，可直接从ROM拷贝到RAM中

●基于ROM的压缩的VxWorks映象，这种映象主要是为了节约BOOT空间，在从ROM拷贝到RAM的过程中需要解压缩，因此与上述未压缩的映象相比，它的引导过程相对较慢，但两者在RAM中的运行速度是一样的。

1.3驻留ROM的VxWorks映象

这种映象起初也和搬移程序一起固化在BOOT中。

目标板上电后，首先运行BOOT中的引导搬移程序，但仅将VxWorks映象的数据段和BSS段拷贝到RAM地址RAM_LOW_ADRS处，映象的代码段仍旧留在ROM中，从ROM中开始执行。

如图3所示。

这种映象的优点是具有最快的引导速度，占用最少的RAM空间，适用于RAM空间有限的目标板。

但是由于该映象在ROM中运行，运行速度在三种映象中是最慢的。

图3驻留ROM的VxWorks映象

2几种不同的BOOTROM的比较

针对上述三种不同的VxWorks映象，可以生成以下几种不同的BOOTROM，主要体现在执行搬移程序romStart（）（位于bootInit.c文件中）时不同：

2.1用于可加载VxWorks映象的BOOTROM

由图1所示可知，用于可加载VxWorks映象的BOOTROM包含两部分：

起始引导程序（BootStrapPrograms）和ROM引导程序（ROMBootPrograms）。

起始引导程序驻留在ROM中，主要包含：

●汇编级的硬件初始化程序romInit.s，用于系统的基本初始化，设置一些重要寄存器的初始值，进行存储器的映射

●搬移程序bootInit.c，将ROM引导程序拷贝至RAM的高端地址RAM_HIGH_ADRS，然后跳转到此处执行ROM引导程序。

ROM引导程序起初存放在ROM中，初始化时被拷贝到RAM中，主要用于系统的进一步初始化，并配置加载方式，将VxWorks映象加载至RAM。

可分为三种不同的类型：

●压缩的ROM引导程序，在拷贝的过程中需要解压缩，在RAM中执行

●未压缩的ROM引导程序，可直接拷贝，在RAM中执行

●驻留ROM的ROM引导程序，仅拷贝ROM引导程序的数据段，代码段仍旧在ROM中执行

在Tornado开发环境中，通过在主窗口点击Build|BuildBootROM…可以选择生成以上

三种BOOTROM，分别为：

bootrom_uncmp.hex（未压缩的BOOTROM），bootrom.hex（压缩的BOOTROM），bootrom_res.hex（驻留的BOOTROM）。

静态连接到可加载的VxWorks映象的系统初始化代码执行并完成整个初始化过程。

引导过程成功以后，RAM中ROM引导程序占用的空间（从RAM_HIGH_ADRS开始）可以重新被系统利用。

图1中所示的各地址含义为：

●LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS是RAM的起始地址

●RAM_LOW_ADRS是VxWorks的加载点，也是VxWorks代码段的起始位置

●FREE_RAM_ADRS是VxWorks映象的结束点。

通常也是系统内存池和目标服务器内存池的起始地址

●RAM_HIGH_ADRS是ROM引导程序的加载点。

它也是ROM引导程序（除驻留ROM引导程序之外）的代码段的起始位置，或驻留ROM引导程序数据段的起始位置。

2.2用于基于ROM的VxWorks映象的BOOTROM

由图2所示可知，用于该映象的BOOTROM包含两部分：

起始引导程序（BootStrapPrograms）和基于ROM的VxWorks映象。

搬移程序bootInit.c负责将VxWorks映象的文本段和数据段搬移到用户定义的低端内存地址RAM_LOW_ADRS，如果需要进行必要的解压缩，然后直接启动VxWorks映像。

因此BOOTROM的容量相对于2.1中描述的BOOTROM要大一些，但无需在主机目录下维护一个可用的VxWorks映象。

基于ROM的VxWorksBOOTROM有压缩和未压缩之分。

在Tornado工作台的Build窗口中，选择VxWorks映象Rules属性页中的VxWorks_rom即可生成基于ROM的未压缩的VxWorksBOOTROM，选中VxWorks_romCompress即可生成基于ROM的压缩的VxWorksBOOTROM。

2.3用于驻留ROM的VxWorks映象的BOOTROM

由图3所示可知，用于该映象的BOOTROM包含两部分：

起始引导程序（BootStrapPrograms）和驻留ROM的VxWorks映象，VxWorks系统文本段驻留在ROM，搬移程序bootInit.c负责将数据段和bss段搬移到用户定义的低端内存地址RAM_LOW_ADRS，直接启动VxWorks映像（含符号表）。

此时，RAM_LOW_ADRS是VxWorks映象的加载点，它也是VxWorks数据段的起始点。

在Tornado工作台的Build窗口中，选择VxWorks映象Rules属性页中的VxWorks_romResident即可生成驻留ROM的VxWorksBOOTROM。

3VxWorks的启动过程

根据上述所采用的BOOTROM的不同，VxWorks的启动过程会有所不同，下面主要介绍一下使用可加载VxWorks映像的启动过程。

此时，从目标板上电复位到启动用户定义的任务的整个流程如下：

ROMBoot程序

被搬移到RAM中执行

usrConfig.c:

usrRoot（）

初始化内存，系统时钟，I/O系统，标准输入输出错，异常处理，添加用户应用程序

3.1可加载VxWorks映象的BOOT过程

Boot中几个关键宏定义:

#defineLOCAL_MEM_LOCAL_ADRS0x00000000

#defineROM_TEXT_ADRS0x100ROMBoot程序执行起始地址（romStart（））

#defineROM_OFFSET（adr）（（（UINT）adr-（UINT）romInit）+ROM_TEXT_ADRS）

＃defineBOOT_LINE_OFFSET0x1200

#defineBOOT_LINE_ADRS（（char*）（LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS+BOOT_LINE_OFFSET））

ldFileFromMch时,从该起始地址读取加载要用到的tBootParams

＃defineRAM_LOW_ADRS0x10000bootRom将控制权交给VxWorks的起始进入点（usrInit（））.boot启动之后，将系统映像从Flash上copy或解压到RAM_LOW_ADRS地址处，并跳转到该地址执行

＃defineVERSION_START_ADRS0x10000版本加载完后的执行入口地址.

#defineFREE_RAM_ADRS（end）startrightafterbssofVxWorks

#defineFREE_MEM_START_ADRS（FREE_RAM_ADRS+WDB_POOL_SIZE）

bootRom中的pMemPoolStart

在本系统中,BPC以及FS单板的启动流程可概括如下:

3.1.1BOOTROM的启动过程

1、romInit.s

目标板加电之后，程序指针指向RESET中断程序入口处，开始执行初始化程序romInit.s，设置机器状态字及其它硬件相关寄存器，关闭中断，禁止程序和数据CACHE，初始化内存，并设置堆栈指针，保存启动类型，调用romStart.c中的romStart（）。

Thedefaultbaseaddressfortheinternalmemorymapregister（IMMR）is0xFF40_0000.BecauseIMMRBARisatoffset0x0fromthebeginningofthelocalaccessregisters,IMMRBARalwayspointstoitself.,在romInit中首先会将这个默认值改为我们自定义的一个内存映像基地址,在本系统中这个歌基地址定义为0xE0000000。

/*initializetheIMMRregister*/

lisr4,HI（CCSBAR）

orir4,r4,LO（CCSBAR）

lisr8,HI（CCSBAR_INIT）/*IMMRwasat0xff400000*/

orir8,r8,LO（CCSBAR_INIT）/*IMMRnowatCCSBAR*/

stwr4,0（r8）

isync

/*setwindowssizeandattribute,configbootat0xfff00000~0xffffffff*/

WRITEADR（r6,r7,M83XX_LBLAWBARn（CCSBAR,0）,0x80000000）

WRITEADR（r6,r7,M83XX_LBLAWARn（CCSBAR,0）,（LAWAR_ENABLE|LAWAR_SIZE_2GB））

/*DUART波特率设定0x6c8for266M*/

WRITEADRB（r17,r18,MPC83XX_UDMB1（CCSBAR）,0x06）WRITEADRB（r17,r18,MPC83XX_UDLB1（CCSBAR）,0xc8）

SPMF4:

1ie4*66.67Mhz=266MhzCSB.thedesiredbaudrate=platformclockfrequency/（16x[UDMB||UDLB]=266M/（16×0x06c8）=9600

2、romStart（）

sync程序跳到第一个C程序romStart.c的函数romStart（）入口地址，根据堆栈中的参数决定是否清零内存RAM（如是冷启动coldstart,则清零），根据不同的bootRom文件，把ROM中数据段和文本段拷贝到RAM（如果ROM代码是压缩的，还要解压）；

3、usrInit（）

程序跳到RAM入口地址（usrConfig.c中的函数usrInit（）），usrInit（）中清零bss段（这也是未赋初始值的全局变量在编译后初始值为0的原因），调用excVecInit（）安装异常向量（excVecInit会将excIntHandle注册到相应的异常上）,初始化异常处理程序，调用cacheLibInit（）,设置cache的指令与数据工作模式，调用sysHwInit（）对板级硬件初始化，调用usrKernelInit（）配置windKernel,调用KernelInit（）进行内核初始化。

4、KernelInit（）

初始化内核及内存池,主要是中断堆栈及根任务堆栈初始化，初始化任务Tcb并生成根任务usrRoot（）。

*kernelInit-initializethekernel.TheroutinekernelRoot（）iscalledbeforetheuser'srootroutineso*thatmemorymanagementcanbeinitialized.

*ThememorysetupisasfollowsFor_STACK_GROWS_DOWN:

*-HIGHMEMORY-

*----------------------------------<---pMemPoolEnd

*||Wehavetoleaveroomforthisblockheaders

*|1BLOCK_HDR|sowecanaddtheroottaskmemorytothepool.

*----------------------------------

*|WIND_TCB|

*----------------------------------<---pRootStackBase;

*|ROOTSTACK|

*----------------------------------

*|1FREE_BLOCK|Wehavetoleaveroomfortheseblockheaders

*|1BLOCK_HDR|sowecanaddtheroottaskmemorytothepool.

*----------------------------------<---pRootMemStart;

*----------------------------------

*~FREEMEMORYPOOL~poolinitializedinkernelRoot（）

*----------------------------------<---pMemPoolStart+intStackSize;vxIntStackBase

*|INTERRUPTSTACK|

*-----------------------------------<---pMemPoolStart;vxIntStackEnd

*-LOWMEMORY-

kernelInit（）函数参数包括：

FUNCPTRrootRtn,/*userstart-uproutine*/

UnsignedrootMemSize,/*memoryforTCBandrootstack*/

char*pMemPoolStart,/*beginningofmemorypool*/

char*pMemPoolEnd,/*endofmemorypool*/

unsignedintStackSize,/*interruptstacksize*/

intlockOutLevel/*interruptlock-outlevel（1-7）*/

●rootRtn:

用以产生作为根任务的应用程序，典型的为usrRoot（）

●rootMemSize:

使用的堆栈大小

●pMemPoolStart:

可用的起始内存地址，位于VxWorks映象（bootRom启动过程中,位于从ROM中搬迁过来的boot镜像）的代码段，数据段和bss段之后，如果包含可选的主机内存池，则还要加上WDB_POOL_SIZE。

●pMemPoolEnd:

由sysMemTop（）定义的内存顶部

●intStackSize:

中断堆栈的大小

●lockOutLevel:

中断封锁级别

kernelInit（）调用intLockLevelSet（），关闭循环模式，创建一个中断堆栈（如果结构支持的话）。

然后从内存池的顶部创建一个根堆栈和TCB，创建一个根任务usrRoot，并终止usrInit（）线程的执行。

此时使能中断，所有的中断源已被关闭，未决中断已被清除。

VxWorksRAM空间分配图，斜线部分可以被malloc申请：

VxWorksforPowerPC的内存分配图：

PowerPC体系结构的内存结构包括5大部分，分别为系统映像（SystemImage）之前的系统启动相关的低端内存，系统映像，HostMemoryPool，中断堆栈以及系统内存池（SystemMemoryPool）。

下面就各部分进行介绍。

1.系统映像之前的低端内存

包括中断向量表（InterruptVectorTable），共享内存标志（SMAnchor），启动参数（BootLine），异常信息（ExceptionMessage）和初始化堆栈（InitialStack）。

中断向量表（异常向量表）占据0x0到0x3000地址的12KB的空间，保存有重要的中断向量信息；

共享内存标志占据0x4100到0x4200地址的100字节，它的作用是标志是否有网络共享内存和VxMP共享内存对象；

启动参数是保留VxWorks启动的时候所用的参数，如：

qefcc（0,0）host:

vxWorksh=192.1.1.1e=192.254.0.4u=ccapw=ccatn=cca

异常信息，起始地址是0x4300，如果启动过程中出现致命异常，则系统将异常信息保留在这段内存中。

如果系统启动过程中失败，我们首先要看的是这段地址中记录的异常信息，可以使用d0x4300命令查看其中记录的内容。

初始化堆栈，是给usrInit（）使用的初始化堆栈，直到usrRoot（）分配堆栈。

起始地址是0x4C00。

2.系统映像

系统映像是ELF格式的文件，boot启动之后，将系统映像（boot映像或版本映像）从Flash上copy或解压（如果是压缩版本）到RAM_LOW_ADRS地址处，并跳转到该地址执行。

系统映像包括三部分：

TEXT段、DATA段、BSS段。

其中TEXT段是代码段，使用的内存基本是必须的；DATA段是数据段，包括已经初始化的全局变量和数组；而BSS段是未初始化的数据段，包括未初始化的全局变量和数组，实际上基本不占用Flash存储空间，在VxWorks系统启动的时候在内存将其进行扩展为全零。

代码段的起始地址：

RAM_LOW_ADRS，终止地址：

VxWorks定义的charetext[]；

数据段的起始地址：

VxWorks定义的charetext[]，终止地址：

VxWorks定义的charedata[]；

BSS段的起始地址：

VxWorks定义的charedata[]，终止地址：

VxWorks定义的charend[]。

FREE_RAM_ADRS指向VxWorks定义的charend[]，即BSS段的最后，也是映像的最后。

end是由loader在动态加载时确定的，从源码里找不到。

首先取得end变量的地址，再减去低RAM_LOW_ADRS的空间，即得到系统映像的大小：

dwImageSize=（WORD32）end-RAM_LOW_ADRS;

3.HostMemoryPool

HostMemoryPool是在VxWorks上驻留的调试工具使用的内存空间，可以根据WDB_POOL_SIZE宏值得到。

该部分大小一般有十几M左右。

起始地址：

VxWorks定义的charend[]，终止地址：

end+WDB_POOL_SIZE。

4.中断堆栈：

中断堆栈的大小可以由宏ISR_STACK_SIZE定义可以得出。

5.系统内存池

这部分是给VxWorks用户程序使用的存储空间，用户通过malloc动态申请获得，这部分可以说是最大的内存空间，当物理内存不够需要优化时需要重点考虑。

5、usrRoot（）

本系统的根任务函数usrRoot（）在prjConfig.c中。

在该任务中初始化内存，系统时钟，I/O系统，标准输入输出错，异常处理，外围设备等。

BPC初始任务usrRoot具体所处理的内容如下:

voidusrRoot（char*pMemPoolStart,unsignedmemPoolSize）

{

excIntNestLogInit（）;

vxMsrSet（vxMsrGet（）|taskMsrDefault）;/*Enableinterruptsatappropriatepointinroottask*/

usrKernelCoreInit（）;/*corekernelfacilities*/

memInit（pMemPoolStart,memPoolSize）;/*fullfeaturedmemoryallocator*/

memPartLibInit（pMemPoolStart,memPoolSize）;/*corememorypartitionmanager*/

usrMmuInit（）;/*basicMMUcomponent*/

sysClkInit（）;/*Systemclockcomponent*/

selectInit（NUM_FILES）;/*select*/

usrIosCoreInit（）;/*coreI/Osystem*/

usrKernelExtraInit（）;/*extendedkernelfacilities*/

usrIosExtraInit（）;/*extendedI/Osystem*/

usrNetworkInit（）;/*Initializethenetworksubsystem*/

selTaskDeleteHoo