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2006年下半年，我们在自己设计的BCNG2440开发板上移植了VXWORKS。移植的过程参考了网络上一些BSP代码，与现有的代码不同的是，我们的BSP实现了内存的重映射，中断向量的重新分配；以及cache和MMU的开启。移植的目的是用于一个数据采集系统，ARM从FPGA读取解调数据，通过100M网络发送到服务器。经过测试，使用UDP发送速率达到了43Mbps，使用TCP发送速率为20Mbps。之前，我们在类似的项目中使用了MPC8260为CPU，当时TCP最高速率也只达到了20多Mbps，因此，我们认为在某些项目中使用ARM替代MPC8260是可行的。
移植的过程分为一下几个部分：
- 异常处理
- 中断
- MMU
- DM9000网卡驱动
- 启动参数保存问题
- CPU设置
- 其他问题
异常处理问题
通常来讲，在嵌入式系统启动之初，CPU将从0地址处（或ffff0000处）开始执行代码，因此初始时将ROM映射在0（或ffff0000）地址处，当进行完必要的初始化并启动异常处理机制后，会将RAM映射到0（或ffff0000）地址处，而将ROM映射到其它地址。
这是因为发生异常时，CPU会跳转到0地址开始处执行异常向量表。由于RAM的访问速度远远高于ROM，因此将RAM映射到0地址后，可以减少异常处理的延迟时间还有其他好处，动态和灵活等。
地址重映射可通过不同的方式实现，例如MPC8260可通过重新为每个memory bank 分配地址空间来实现，对于AT91RM9200，可通过设置其独有的“REMAP”控制位来实现。
ARM的体系结构规定在异常发生时，要从0 地址开始处读取相应的处理指令，然而S3C2440A的固定地址空间管理方法在VxWorks里会遇到问题。因为从硬件上讲，S3C2440A的地址空间是不能重分配的，它也不支持所谓的REMAP功能，一旦硬件连线决定了其RAM基地址为0x30000000(nGCS6)，0地址上为ROM(nGCS0)，就无法再更改。因此必须采用其他办法来解决异常向量表的访问问题。VxWorks管理的RAM中异常向量表结构如下图：
对于BOOTROM来说，不会使用到MMU，访问地址0就是访问ROM，因此需要将异常向量表建立在启动ROM的开始处。
基本思想是在Flash存储器的起始地址硬编码异常入口，仿vxWorks建立异常向量表。异常发生时，经Flash存储器入口，跳转到自定义函数，再跳转到RAM中异常入口，再调用vxWorks提供的异常处理函数。中断处理流程和中断向量表如下图示意。新异常向量表和原VxWorks设计完全一样。
romInit.c（下面是处理IRQ异常的例子，其它见源代码）：
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摘要： 本文以基于ARM7TDMI内核的S3C44B0X芯片的串口驱动为例,分析了 VxWorks串口驱动的层次和机理,研究了tty驱动和底层SCC驱动的工作原理。结合S3C44B0X芯片的串口驱动程序,给出了VxWorks串口驱动程序设计方法和注意事项。
关键词： VxWorks;串口驱动;tty设备
引言
VxWorks的程序开发者经常需要解决串口驱动问题,这是BSP和上层应用程序开发必不可少的基本步骤,特别是对于板级支持包(BSP)和上层应用程序的开发,掌握串口驱动的原理和开发串口驱动程序就显得尤为重要。VxWorks串口通信由串行通信控制器SCC(Serial Communication Controller)控制,和标准I/O库通信的是tty驱动,再由tty驱动和底层SCC驱动通信。本文研究VxWorks串口驱动特性,并以S3C44B0X为例,给出开发VxWorks串口驱动的步骤和实现方法。
串口设备层次与tty驱动
串口的层次
VxWorks串行设备的层次采用了3层抽象的软件结构：标准I/O库(ioLib)－>tty库(ttyDrv/tyLib)—>底层SCC驱动(xxDrv),如图1所示。从图中可看出串行设备的驱动xxDrv并不是直接和I/O system交互的,中间存在一个ttyDrv(包括tyLib)。实际上,内核启动时在驱动程序表中安装的不是xxDrv的函数,而是ttyDrv/tyLib提供的函数。串口tty驱动(ttyDrv/tyLib)使I/O系统独立于具体SCC驱动,保证了代码可复用和统一界面。SCC驱动(xxDrv/yyDrv)处理和底层硬件有关的部分。因此,在编写串口驱动时需要了解串口tty驱动的原理以及串口输入输出过程。在此基础上,根据VxWorks的程序执行流程和具体的MCU芯片的特点,修改底层SCC驱动代码。
图1 VxWorks串口软件结构
串口tty驱动
创建tty设备包括驱动程序初始化和创建设备两步,这两步都在usrRoot()中完成。创建完tty设备后,用户可以调用ioLib中的write()、read()函数对串口进行读、写操作。
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0 引 言
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。
1 三星NAND FLASH芯片K9F2G08QOM
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
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1 引言
Tornado的TrueFFS是一种与VxWorks兼容的M-Systems Flite实现方式，可为种类繁多的Flash存储设备提供统一的块设备接口，并具有可重入、线程安全的特点，支持大多数流行的CPU架构。具有 TrueFFS的应用程序对Flash存储设备的读写就像对拥有MS-DOS文件系统的磁碟设备的操作一样。TrueFFS屏蔽下层存储介质的差异，为开发者提供统一的接口方式。TrueFFS使用一种基于动态维护表的Block-to-Flash(块对应于Flash)传输系统实现对Flash的操作，为上层程序提供接口。这里提出一种在2片Flash上建立VxWorks下的文件系统的实现方案。
2 TrueFFS文件系统结构分析
TrueFFS(以下简称TFFS)由1个核心层(Core Layer)和翻译层(Translation Layer)、MTD(Memory Technology Drivers)层、Socket层(Socket Layer)3个功能层组成。图1为TFFS其结构图。
翻译层主要实现TFFS和DOS文件系统(DOSFS)之间的高级交互功能。该层包含控制Flash映射到块、平均抹写(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3种翻译层模块，选择哪种要根据使用的Flash介质是采用NOR-based、NAND-based 或SSFDC-based技术确定。Socket层提供TFFS和板卡硬件(如Flash卡)的接口服务，用来向系统注册Socket设备，检测设备插拔，硬件写保护等。MTD层主要实现对具体的Flash进行读、写、擦、ID识别等操作，并设置与Flash密切相关的一些参数。TFFS已包含支持Intel、AMD及Samsung部分Flash器件的MTD层驱动。新的器件需要新的MTD支持，可使用一个标准接口加入这些驱动。
2个对Socket驱动和MTD至关重要的结构体分别是FLFlash和FLSocket。TFFS使用FLFlash结构体存储数据和函数指针，这些函数用于管理Flash设备。比如TFFS使用MTD函数处理对Flash的基本读写操作，而FLFlash结构体则包含这些MTD函数指针。当运行一个 MTD识别程序时，系统就安装了这些函数指针。FLFlash结构体还包含一个指向FISocket结构体的指针。TFFS使用这些FLSocket结构体来存储数据和函数指针，而这些函数是用于处理与Flash设备的硬件接口，即Socket接口。
用TFFS注册Socket驱动：在VxWorks中包含TFFS将使usrRoot()调用tffsDrv()，而这将发起一个函数调用链，如图3所示。
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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。
一、TFFS文件系统结构简介
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。
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