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龙芯3A平台Vxworks移植的研究和实现

更新时间：2017-09-07 13:16:07 点击：1688次

龙芯３Ａ平台Ｖｘｗｏｒｋｓ移植的研究和实现
王　雷，樊晓桠，王党辉
（西北工业大学计算机学院，陕西西安７１０１２９）
摘　要：龙芯３Ａ处理器具有高性能低功耗的优点，在高性能计算、个人桌面应用、工业控制、高性能嵌入式等领域
都有广阔的应用前景．目前龙芯系列平台大都是基于Ｌｉｎｕｘ系统，但在工业控制、高性能嵌入式等领域，高实时性
和高可靠性的ＶｘＷｏｒｋｓ才是比较理想的选择．在分析了ＶｘＷｏｒｋｓ移植的主要内容基础上，详细研究了龙芯３Ａ的
ＶｘＷｏｒｋｓ移植方法．针对具体工业应用，设计了一种基于龙芯３Ａ的工控平台，并实现了对该平台的ＶｘＷｏｒｋｓ移
植．经过在龙芯３Ａ开发板上的验证是可行的．
关键词：龙芯３Ａ；ＶｘＷｏｒｋｓ系统；板级支持包ＢＳＰ；系统移植
中图分类号：ＴＰ３１６　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１０００－７１８０（２０１２）０２－００８６－０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ＶｘＷｏｒｋｓ　Ｐｏｒｔｉｎｇ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ
Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ　Ｈａｒｄｗａｒｅ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ
ＷＡＮＧ　Ｌｅｉ，ＦＡＮ　Ｘｉａｏ－ｙａ，ＷＡＮＧ　Ｄａｎｇ－ｈｕｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ　７１０１２９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ
ｂｒｏａｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｐｅｒｓｏｎａｌ　ｄｅｓｋｔｏｐ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄ　ｈｉｇｈ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｆｉｅｌｄｓ．Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，Ｌｏｏｎｇｓｏｎ　ｓｅｒｉｅｓ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｉｓ　ｍｏｓｔｌｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌｉｎｕｘ．Ｂｕｔ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｆｉｅｌｄｓ，ＶｘＷｏｒｋｓ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｉｄｅａｌ　ｃｈｏｉｃｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｈｉｇｈ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ
ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ＶｘＷｏｒｋｓ　ｐｏｒｔｉｎｇ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ＶｘＷｏｒｋｓ
ｐｏｒｔｉｎｇ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｏｆ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ
ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ＶｘＷｏｒｋｓ　ｐｏｒｔｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｉｔ　ｉｓ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｂｙ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ
ｏｎ　Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｂｏａｒｄ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ；ＶｘＷｏｒｋｓ；ｂｏａｒｄ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｐａｃｋｅｔ　ＢＳＰ；ｓｙｓｔｅｍ　ｐｏｒｔｉｎｇ
１　引言
龙芯系列处理器是中国科学院计算所自主开发
的国产处理器系列，龙芯３Ａ是其最新一代的６４位
多核处理器．龙芯３Ａ基于ＲＩＳＣ架构，兼容ＭＩＰＳ
指令，原生４核设计，采用６５ｎｍ工艺，晶体管数目
４．２５亿个，最高工作主频１ＧＨｚ，单颗龙芯３Ａ的最
大功耗为１５Ｗ［１］．龙芯３Ａ在包括服务器、高性能
计算、个人桌面应用、工业控制、数字信号处理、高端
嵌入式应用等产品中都具有广阔的市场应用前景．
现有的龙芯平台大都基于Ｌｉｎｕｘ操作系统，但
是在工业控制、高性能嵌入式等领域，对实时性、定
制性的要求很高，因此ＶｘＷｏｒｋｓ系统才是比较理
想的选择．
本文主要分析了ＶｘＷｏｒｋｓ移植的主要内容，
研究了龙芯３Ａ的ＶｘＷｏｒｋｓ移植方法，实现了一种
用于工业控制领域的龙芯３Ａ平台的设计，并对其
进行了ＶｘＷｏｒｋｓ移植．
　第２期王雷，等：龙芯３Ａ平台Ｖｘｗｏｒｋｓ移植的研究和实现
２　ＶｘＷｏｒｋｓ移植分析
２．１　ＶｘＷｏｒｋｓ移植的主要内容
ＶｘＷｏｒｋｓ主要由三大部分组成：板级支持包
ＢＳＰ、微内核Ｗｉｎｄ及输入输出系统，如图１所示．板
级支持包ＢＳＰ在硬件与微内核Ｗｉｎｄ之间提供了统
一的接口，包括硬件初始化、中断处理、时钟管理、内
存地址映射、实时内核载入等．将ＶｘＷｏｒｋｓ移植到
龙芯３Ａ平台上，主要就是完成龙芯３Ａ平台的板级
支持包ＢＳＰ的开发．
图１　ＶｘＷｏｒｋｓ结构组成［２］
开发ＢＳＰ一般有两种方式：一是使用Ｗｉｎｄ
Ｒｉｖｅｒ官方支持或者第三方支持的ＢＳＰ；二是建立
自己的ＢＳＰ以支持特定硬件．对于龙芯３Ａ来说，由
于这方面的支持度较少，加上可能某些硬件设备比
较特殊，因此通常需要自己建立龙芯３Ａ专用的
ＢＳＰ．
通常情况下ＢＳＰ开发的流程是，先实现一个最
小化的Ｖｘｗｏｒｋｓ内核，向其中添加定时器、串口设
备、中断控制器等基本驱动程序，使得Ｖｘｗｏｒｋｓ系
统基本可用，然后在此基础上添加其他设备，最终满
足目标需求．本文进行龙芯３Ａ平台的ＢＳＰ开发也
是基于该流程．
２．２　板级支持包ＢＳＰ的组成
通常情况下，ＢＳＰ的组成文件主要包含在以下
四个目录里面［２］．
（１）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ａｌｌ
该目录下的文件包括ｂｏｏｔＣｏｎｆｉｇ．ｃ、ｂｏｏｔＩｎｉｔ．
ｃ、ｕｓｒＣｏｎｆｉｇ．ｃ、ｃｏｎｆｉｇＡｌｌ．ｈ等．这些文件主要是定
义了所有ＶｘＷｏｒｋｓ的默认公共配置以及
ＢｏｏｔＲＯＭ的初始化代码．这些文件作为ＶｘＷｏｒｋｓ
体系结构产品的一部分而给出，是所有ＢＳＰ的公共
部分，一般无需修改．
（２）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ｃｏｍｐｓ＼ＶｘＷｏｒｋｓ
该目录下的文件是ＶｘＷｏｒｋｓ事实内核的基本
组建描述文件（ＣＤＦ文件）．一般也无需修改．
（３）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ｃｏｍｐｓ＼ｓｒｃ
该目录下的文件是与内核基本组件相关的配置
文件．
（４）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ｂｓｐｎａｍｅ
该目录下主要包括了Ｍａｋｅｆｉｌｅ、ｃｏｎｆｉｇ．ｈ、ｒｏｍＩｎｉｔ．
ｓ、ｓｙｓＡＬｉｂ．ｓ、ｓｙｓＬｉｂ．ｃ、ｓｙｓＳｅｒｉａｌ．ｃ、ｂｓｐｎａｍｅ．
ｈ等文件．这些文件是与具体系统或者硬件相
关的ＢＳＰ文件，主要是目标板上的外设的驱动文
件、以及设备和ＶｘＷｏｒｋｓ系统接口文件．本文移植
工作的重点就是该目录．
其中，ｃｏｎｆｉｇ．ｈ文件包含了具体ＣＰＵ板的所有
包含文件和定义，主要包括ＢＳＰ版本ＩＤ信息、缓存
和ＭＭＵ配置、ＲＡＭ和ＲＯＭ的地址和大小、默认
引导行参数、网络设备和中断向量、外部总线地址映
射等；ｒｏｍＩｎｉｔ．ｓ包含了用于初始化的汇编语言源代
码；ｓｙｓＡＬｉｂ．ｓ包含了ＶｘＷｏｒｋｓ映像的入口点＿
ｓｙｓＩｎｉｔ；ｓｙｓＳｅｒｉａｌ．ｃ包含了所有串口设备驱动器的
设置和初始化．Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件用于编译创建映像文
件．ＶｘＷｏｒｋｓ使用ＧＮＵ　ｍａｋｅ工具来重新编译和
连接模块，Ｍａｋｅｆｉｌｅ包含了整个ＢＳＰ编译、链接、生
成二进制文件的过程．ｂｓｐｎａｍｅ．ｈ主要是具体硬件
平台的参数配置头文件，文件名称可以自定义．该文
件包括具体硬件平台所有硬件的参数，如ＣＰＵ寄
存器、系统中断号、端口地址、接口配置等．
２．３　ＶｘＷｏｒｋｓ映像分类
开发完成的ＢＳＰ经过编译链接，可以生成的
ＶｘＷｏｒｋｓ映像有两类：一种是可加载的ＶｘＷｏｒｋｓ
映像；一种是可引导的ＶｘＷｏｒｋｓ映像．前者需要固
化在Ｆｌａｓｈ中的ＢｏｏｔＲＯＭ加载到ＲＡＭ中运行，一
般在调试阶段通过串口或者网络下载到目标机中运
行．后者是ＢｏｏｔＲＯＭ和ＶｘＷｏｒｋｓ融合在一起的映
像，通常是调试开发完成后的最终产品．
３　龙芯３Ａ平台的ＶｘＷｏｒｋｓ移植
３．１　龙芯３Ａ平台设计
本文所涉及的龙芯３Ａ平台用于工业控制领
域，主要功能是分析采集到的数据，并根据分析结果
对外发出控制命令，同时将采集到的数据和处理结
果实时备份．该平台主要硬件由龙芯３Ａ处理器、
８７
微电子学与计算机２０１２年
ＤＤＲ２内存、ＢｏｏｔＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ盘、ＦＰＧＡ组成，如图
２所示．通电后，ＢｏｏｔＲＯＭ初始化并启动整个系统；
龙芯３Ａ通过自带的ＵＡＲＴ口接收外部传感器采
集的数据，对接收到的数据进行分析处理，并通过另
外的ＵＡＲＴ发出控制命令；Ｆｌａｓｈ盘通过ＦＰＧＡ与
龙芯３Ａ的ＰＣＩ总线连接，保存采集到原始数据和
处理后的数据．其中ＦＰＧＡ主要完成时序转换、读
写控制等功能．
图２　龙芯３Ａ平台结构
３．２　建立龙芯３Ａ平台的ＢＳＰ工程
实现龙芯３Ａ平台的ＢＳＰ开发，首先需要新建
一个ＢＳＰ工程．首先打开Ｔｏｒｎａｄｏ，新建一个工程
Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ．由于没有现成可用的ＢＳＰ，可以根据
用户的硬件配置选择一个近似的ＢＳＰ模板，如
ｒｂｔｘ４９３８＿ｍｉｐｓ６４等等，然后在此基础上添加需要
的语句和文件，删除无用的语句和文件，最终形成自
己的ＢＳＰ工程．
３．３　龙芯３Ａ平台ＢｏｏｔＲＯＭ设计
在龙芯３Ａ平台上电之初，由于ＲＡＭ未初始
化处于不确定状态，系统初始化引导程序只能存放
在非易失性的介质，例如Ｆｌａｓｈ芯片中，构成启动
ＲＯＭ．
对于龙芯３Ａ平台来说，使用较多的初始化引
导程序有两种．一种是龙芯系列专用工具ＰＭＯＮ，
一种是ＶｘＷｏｒｋｓ的开发工具Ｔｏｒｎａｄｏ自带的
ＢｏｏｔＲＯＭ．两者各有优缺点，ＰＭＯＮ设计与调试较
为复杂，但是功能比ＢｏｏｔＲＯＭ强大；ＢｏｏｔＲＯＭ简
单易用，但功能上不如ＰＭＯＮ．由于Ｔｏｒｎａｄｏ自带
的ＢｏｏｔＲＯＭ与ＶｘＷｏｒｋｓ联系紧密，而且可以制作
可加载的ＶｘＷｏｒｋｓ映像和可引导的ＶｘＷｏｒｋｓ映
像，同时本文的硬件环境较简单，因此用它作为初始
化引导程序．
３．３．１　ＢｏｏｔＲＯＭ硬件连接
龙芯３Ａ与ＢｏｏｔＲＯＭ之间是通过ＬＰＣ总线连
接．ＬＰＣ中的ＬＰＣ　Ｂｏｏｔ地址空间是龙芯３Ａ系统启
动时处理器最先访问的地址空间，其物理地址范围
０ｘ１ｆｃ０００００－０ｘ１ｆｄ０００００．对于龙芯３Ａ来说，如果系
统设置成从ＰＣＩ地址空间启动，则第一条指令的
ＰＣＩ物理地址必须是０ｘ１ｆｃ０００００，否则系统将从
ＬＰＣ总线的ＲＯＭ空间０地址处开始取指［１］．
龙芯３Ａ的ＬＰＣ启动Ｆｌａｓｈ支持４Ｍｂｉｔ和８
Ｍｂｉｔ两种规格，通过ＬＰＣ总线上的Ｌ＿８ＭＢｉｔｓ信
号进行选择．为了能够存储ＢｏｏｔＲＯＭ及ＶｘＷｏｒｋｓ
映像，Ｆｌａｓｈ芯片的型号选择了ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ［３］．
ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ是专门用于存储系统固件的ＬＰＣ接
口的闪存芯片，存储空间大小为８Ｍｂｉｔ（１Ｍｂｉｔ×
８）．ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ符合１．０版ＬＰＣ接口规范，支持
两种操作模式，一种是ＬＰＣ模式（ＬＰＣ），一种是并
行编程模式（ＰＰ）．ＬＰＣ模式通过ＬＡＤ［３∶０］和
ＬＦＲＡＭＥ＃进行系统内操作，ＰＰ模式通过Ａ［１０∶
０］和ＤＱ［７∶０］实现编程操作．本文中，通过将
ＭＯＤＥ信号设定为逻辑低，使用ＬＰＣ模式实现系
统正常启动，如图３所示．需要注意的是，作为启动
设备，ＩＤ［３∶０］必须为００００．
图３　龙芯３Ａ与ＢｏｏｔＲＯＭ连接方式
３．３．２　加载ＶｘＷｏｒｋｓ内核
为了能够在龙芯３Ａ平台上启动ＶｘＷｏｒｋｓ，需
要自定义一些启动信息．在ＢＳＰ开发包的ｃｏｎｆｉｇ．ｈ
文件中包含了ＤＥＦＡＵＬＴ＿ＢＯＯＴ＿ＬＩＮＥ的定义，
包括确定启动装置的参数，主机和目标机ＩＰ地址，
要装载的ＶｘＷｏｒｋｓ映像的路径和名称等．
龙芯３Ａ集成了２个ＵＡＲＴ，在ＢＳＰ开发的调
试阶段，可以使用串口下载ＶｘＷｏｒｋｓ映像并启动，
修改为如下形式：
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＤＥＦＡＵＬＴ＿ＢＯＯＴ＿ＬＩＮＥ＼
“ｔｓｆｓ（０，０）ｈｏｓｔ：ＶｘＷｏｒｋｓ　ｈ＝１６９．２５４．２．６７ｅ
＝１６９．２５４．２．６８ｕ＝Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａｐｗ＝Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａｔｎ＝
ｔａｒｇｅｔ”
其中启动设备ｂｏｏｔＤｅｖ为ｔｓｆｓ，表示使用目标
机代理文件系统连接，利用Ｔｏｒｎａｄｏ的目标服务器
８８
　第２期王雷，等：龙芯３Ａ平台Ｖｘｗｏｒｋｓ移植的研究和实现
指定串口下载ＶｘＷｏｒｋｓ映像．ｈ和ｅ分别表示主机
ＩＰ和目标机ＩＰ，ｕ和ｐｗ分别表示用户名和密码．若
龙芯３Ａ平台上有网络设备，还可以指定ｂｏｏｔＤｅｖ
为网卡型号通过网络方式下载．
最后当调试完成，形成最终产品时，可以制作可
引导的ＶｘＷｏｒｋｓ映像，此时ＢｏｏｔＲＯＭ与ＶｘＷｏｒｋｓ
映像融为一体，直接烧写在Ｆｌａｓｈ固件中即可启动
ＶｘＷｏｒｋｓ，无需再通过串口、网络等方式下载．
３．４　龙芯３Ａ平台的ＢＳＰ开发
３．４．１　ＢＳＰ开发与设置
ＢＳＰ中的ｃｏｎｆｉｇ．ｈ文件涵盖了龙芯３Ａ的所有
包含文件和定义，需要首先对其修改．修改ｃｏｎｆｉｇ．ｈ
文件如下：
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＲＯＭ＿ＢＡＳＥ＿ＡＤＲＳ　０ｘｂｆｃ０００００
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＲＯＭ＿ＴＥＸＴ＿ＡＤＲＳ　０ｘｂｆｃ０００００
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＲＯＭ＿ＳＩＺＥ　０ｘ００１０００００
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＲＡＭ＿ＨＩＧＨ＿ＡＤＲＳ　０ｘｂｆｄ０００００
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＳＥＲＩＡＬ
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＮＵＭ＿ＴＴＹ　２
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＯＮＳＯＬＥ＿ＢＡＵＤ＿ＲＡＴＥ　１１５２００
其中，ＲＯＭ＿ＢＡＳＥ＿ＡＤＲＳ表示ＲＯＭ的基地
址，龙芯３Ａ平台ＢｏｏｔＲＯＭ的起始物理地址是
０ｘ１ｆｃ０００００，转化为逻辑地址为０ｘｂｆｃ０００００．ＲＯＭ＿
ＴＥＸＴ＿ＡＤＲＳ表示初始化启动代码存放在ＲＯＭ
中的起始地址，同样为０ｘｂｆｃ０００００．ＲＯＭ＿ＳＩＺＥ表
示ＲＯＭ的大小，本文使用的ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ芯片
存储空间大小为８Ｍｂｉｔ，因此为０ｘ００１０００００．ＲＡＭ＿
ＨＩＧＨ＿ＡＤＲＳ表示复制ＢｏｏｔＲＯＭ到ＲＡＭ所使用
的目标地址，本文设定为０ｘｂｆｄ０００００．ＲＡＭ＿ＬＯＷ＿
ＡＤＲＳ表示ＲＡＭ中的ＶｘＷｏｒｋｓ运行的起始地址，
可根据自己的内存大小设置．ＮＵＭ＿ＴＴＹ表示串口
数量，本文中龙芯３Ａ平台需要两个使用ＵＡＲＴ
口．ＣＯＮＳＯＬＥ＿ＢＡＵＤ＿ＲＡＴＥ表示波特率．
接着需要修改龙芯３Ａ平台的头文件Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ．
ｈ，根据设计参数，修改其中的寄存器配置定
义、系统中断号、端口地址、接口配置等．
此外还要修改Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件，如ＣＰＵ类型号，
选择编译工具，附加编译选项等：
ＣＰＵ＝ＭＩＰＳ６４
ＴＯＯＬ＝ｄｉａｂ
ＴＡＲＧＥＴ＿ＤＩＲ＝Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ
注意要保证Ｍａｋｅｆｉｌｅ和ｃｏｎｆｉｇ．ｈ中ＲＯＭ和
ＲＡＭ宏定义中地址一致，此外还要除去一些无关
模块的引用等．
３．４．２　驱动程序开发与配置
在将ＶｘＷｏｒｋｓ移植到龙芯３Ａ平台的过程中，
很重要的一步就是设备驱动程序开发和配置．对于
普通通用设备，可以直接添加ＢＳＰ提供的普通驱动
程序，ＢＳＰ工具包在ｔａｒｇｅｔ／ｓｒｃ／ｄｒｖ目录下提供了
大量普通驱动程序的源代码．在编译阶段，ｓｙｓＬｉｂ．ｃ
可从ｔａｒｇｅｔ／ｓｒｃ／ｄｒｖ中复制这些普通程序．如果对
于特殊非通用设备，必须创建一个ＢＳＰ专用的驱动
程序，存放在ＢＳＰ专用目录下．
龙芯３Ａ平台的启动过程中，需要对串口设备
初始化．普通多模式串行驱动程序存放在ｔａｒｇｅｔ／
ｓｒｃ／ｄｒｖ／ｓｉｏ目录下．此目录中包括了很多常见的串
口设备的驱动源文件，如ｉ８２５０Ｓｉｏ．ｃ（ｉｎｔｅｌ８２５０）和
ｎｓ１６５５０Ｓｉｏ．ｃ（ＮＳ　１６５５０）等等，同时还包含了ｔｅｍｐｌａｔｅＳｉｏ．
ｃ模板文件．龙芯３Ａ中的ＵＡＲＴ串口设
备兼容ＮＳ　１６５５０，因此可以直接使用ｎｓ１６５５０Ｓｉｏ．ｃ
作为串口驱动．如果需要添加特殊串口设备时，需要
先在模版ｔｅｍｐｌａｔｅＳｉｏ．ｃ上创建驱动程序，然后修改
ＢＳＰ的ｓｙｓＬｉｂ．ｃ或ｓｙｓＳｅｒｉａｌ．ｃ文件，以使它们包括
所需的驱动程序．由于本文龙芯３Ａ平台的所用硬
件均为普通的常用设备，可同样按照上述方式添加
与配置．
３．５　Ｆｌａｓｈ文件系统的建立
由于本文的龙芯３Ａ平台使用了Ｆｌａｓｈ盘作为
数据存储设备，出于使用寿命和简化控制操作的考
虑，为该Ｆｌａｓｈ盘建立文件系统．
ＴｒｕｅＦＦＳ是Ｍ－Ｓｙｓｔｅｍｓ公司开发的一种Ｆｌａｓｈ
文件实现方式，它屏蔽了底层存储介质的差异，可以
为各种Ｆｌａｓｈ存储设备提供统一的块设备接口［４］．
ＴｒｕｅＦＦＳ与ＶｘＷｏｒｓｋ兼容，支持ｘ８６、ＰｏｗｅｒＰＣ、
ＭＩＰＳ等ＣＰＵ架构，并且具有可重用、线程安全的
特点，非常适合工业控制、嵌入式等领域的龙芯３Ａ
平台使用．
在硬件上，龙芯３Ａ平台使用的Ｆｌａｓｈ芯片是
ＳＳＴ３９ＬＦ１６０．ＳＳＴ３９ＬＦ１６０是一种多功能Ｆｌａｓｈ芯
片，存储空间大小为１６Ｍｂｉｔ（１Ｍｂｉｔ×１６）．
３．５．１　ＢＳＰ相关配置
要让ＶｘＷｏｒｋｓ支持ＴｒｕｅＦＦＳ，必须在Ｖｘ－
Ｗｏｒｋｓ映像中添加相关配置和文件．
首先要ｃｏｎｆｉｇ．ｈ中定义ＴｒｕｅＦＦＳ，修改ｃｏｎｆｉｇ．
ｈ如下：
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＤＯＳＦＳ
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＴＦＦＳ
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＴＦＦＳ＿ＤＯＳＦＳ
８９
微电子学与计算机２０１２年
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＴＦＦＳ＿ＳＨＯＷ
龙芯３Ａ硬件平台的ＢＳＰ目录下还需要包含
ｓｙｓＴｆｆｓ．ｃ文件，将ＴｒｕｅＦＦＳ所有层连接在一起与
ＶｘｃＷｏｒｋｓ绑定．修改ｓｙｓＴｆｆｓ．ｃ文件如下：
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＭＴＤ＿ＳＳＴ３９ＶＦ１６０
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＴＬ＿ＦＴＬ
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＦＬＡＳＨ＿ＢＡＳＥ＿ＡＤＲＳ　０ｘ０ｆｄ０００００
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＦＬＡＳＨ＿ＳＩＺＥ　０ｘ００２０００００
其中，ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＭＴＤ＿ＳＳＴ３９ＶＦ１６０代表了
ＳＳＴ３９ＶＦ１６０的ＭＴＤ驱动，其他不相关的ＭＩＤ驱
动头文件都可以注释掉．
由于龙芯３Ａ平台具备虚拟内存管理功能，所
以ｓｙｓＬｉｂ．ｃ中的内存管理单元ＭＭＵ需要添加
Ｆｌａｓｈ相关定义，否则可能会导致Ｆｌａｓｈ访问失败．
因此对于本文的龙芯３Ａ平台来说，要在ｓｙｓＬｉｂ．ｃ
中的ｓｙｓＰｈｙｓＭｅｍＤｅｓｃ［］中添加上面Ｆｌａｓｈ的基地
址和大小等信息．
接下来修改ｔｆｆｓＣｏｎｆｉｇ．ｃ，在该文件开头添加声
明：
＃ｉｆｄｅｆ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＭＴＤ＿ＳＳＴ３９ＶＦ１６０
ＦＬＳｔａｔｕｓ　ＳＳＴ３９ＶＦ１６０＿ＭＴＤ＿Ｉｄｅｎｔｉｆｙ
（ＦＬＦｌａｓｈ　ｖｏｌ）
＃ｅｎｄｉｆ
并在ＭＴＤｉｄｅｎｔｉｆｙＲｏｕｔｉｎｅｍｔｄＴａｂｌｅ［］中添加
以下内容：
＃ｉｆｄｅｆ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＭＴＤ＿ＳＳＴ３９ＶＦ１６０
ＳＳＴ３９ＶＦ１６０＿ＭＴＤ＿Ｉｄｅｎｔｉｆｙ
＃ｅｎｄｉｆ
最后在编译时，将ＳＳＴ３９ＬＦ１６０相关ＭＴＤ驱
动添加到Ｍａｋｅｆｉｌｅ中去：
ＭＡＣＨ＿ＥＸＴＲＡ＝ＳＳＴ３９ＬＦ１６０＿Ｍｔｄ．ｏ
３．５．２　驱动程序编写
ＳＳＴ３９ＬＦ１６０驱动程序主要是完成Ｆｌａｓｈ的识
别、写入和擦除操作，对应的函数声明分别为：
ＦｌＳｔａｔｕｓ　ＳＳＴ３９ＶＦ１６０＿ＭＴＤ＿Ｉｄｅｎｔｉｆｙ
（ＦＬＦｌａｓｈ　ｖｏｌ）；
ｓｔａｔｉｃ　ＦｌＳｔａｔｕｓ　ＳＳＴ３９ＶＦ１６０ＭＴＤＥｒａｓｅ
（ＦＬＦｌａｓｈ　ｖｏｌ，ｉｎｔ　ｂｌｏｃｋＮｏ，ｉｎｔ　ｂｌｏｃｋＴｏＥｒａｓｅ）；
ｓｔａｔｉｃ　ＦｌＳｔａｔｕｓ　ＳＳＴ３９ＶＦ１６０ＭＴＤＷｒｉｔｅ
（ＦＬＦｌａｓｈ　ｖｏｌ，ＣａｒｄＡｄｄｒｅｓｓ　ａｄｄｒｅｓｓ，ｃｏｎｓｔ　ｖｏｉｄ
ＦＡＲ１ｂｕｆｆｅｒ，ｉｎｔ　ｌｅｎｇｔｈ，ｉｎｔ　ｍｏｄｅｓ）；
根据这些函数的声明，编写对应的函数，完成驱
动程序并添加到工程中即可．
３．６　开发板验证
龙芯３Ａ－ＲＳ７８０Ｅ［５］开发板是龙芯公司为龙芯
３Ａ量身定制的开发板．它集成了丰富的通用接口，
方便用户搭建基于龙芯３Ａ的硬件快速演示平台；
同时可以满足用户在开发板上进行性能评估和软件
开发移植的需要．
本文所研究的内容在龙芯３Ａ－ＲＳ７８０Ｅ开发板
上进行了验证．利用该开发板搭建了本文所设计的
龙芯３Ａ工控平台，经过移植ＶｘＷｏｒｋｓ可以成功运
行，验证了本文移植方法的可行性．
４　结束语
针对不同的用途和需求，龙芯３Ａ的硬件平台
配置也各不相同，但ＶｘＷｏｒｋｓ移植的方法是类似
的．本文详细研究了龙芯３Ａ平台下的ＶｘＷｏｒｋｓ移
植方法，并在龙芯３Ａ开发板上验证了其可行性，一
定程度上可以拓展龙芯系列在工业控制、高性能嵌
入式等领域的应用范围。

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