VxBus簡介

　  VxBus是指在VxWorks中用于支持設(shè)備驅(qū)動的特有的架構(gòu)，這種架構(gòu)包含對minimal BSP的支持。它包括以下功能:①允許設(shè)備驅(qū)動匹配對應(yīng)設(shè)備;②提供驅(qū)動程序訪問硬件的機制;③軟件其他部分訪問設(shè)備功能;④在VxWorks系統(tǒng)中，實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動的模塊化。VxBus在總線控制器驅(qū)動程序服務(wù)的支持下，能在總線上發(fā)現(xiàn)設(shè)備，并執(zhí)行一些初始化工作，使驅(qū)動與硬件設(shè)備之間正常的通訊。

　  圖1是VxBus 在整個系統(tǒng)中的位置示意圖。從圖1中可以看到，VxBus起到了輔助總線的作用，提供了對總線控制驅(qū)動的支持。

    在VxWorks6.2版本發(fā)布前，設(shè)備驅(qū)動并不能被集成到VxWorks工程配置當(dāng)中，為了添加或移出設(shè)備驅(qū)動，需要有豐富的BSP和驅(qū)動開發(fā)相關(guān)的知識。作為VxWorks系統(tǒng)組件的一部分，VxBus消除了上面遇到的一些難題，各種驅(qū)動和支持組件的添加與刪除完全可以在Workbench工程中進行，不需要BSP和驅(qū)動相關(guān)的知識,也不會在添加或者刪除驅(qū)動時增加管理VxWorks工程的額外工作。

    vxBus下對設(shè)備管理做了更為詳細(xì)的劃分，簡單說來，硬件稱為device，軟件叫做driver。如果一個device出現(xiàn)在硬件列表中，啟動時需要到driver的隊列中去找相應(yīng)的driver，如果找到，二者結(jié)合成一個instance，否則在vxBusShow里可以看到一個orphan。使用vxBusShow可以比較清晰的看到driver列表和device列表以及orphan列表。

    如果需要增加一個設(shè)備，首先要修改的是hcfDeviceList，這是hwconf.c中的一個數(shù)組，這個數(shù)組中列有本系統(tǒng)中所有需要初始化的硬件設(shè)備。例如：

　　HCF_DEVICE hcfDeviceList[] = {
　　#ifdef DRV_SIO_NS16550
　　{ "ns16550", 0, VXB_BUSID_PLB, 0, ns1655x1Num, ns1655x1Resources },
　　{ "ns16550", 1, VXB_BUSID_PLB, 0, ns1655x2Num, ns1655x2Resources },
　　#endif

    第二個ns16550是新加的。在參數(shù)中指明了它的名字“ns16550”，初始化的時候根據(jù)這個名字去搜索驅(qū)動。它的unit是1，區(qū)別與前面的0，初始化結(jié)束以后，會在設(shè)備列表中看到這個unit number。ns1655x2Resources是前面定義的一組資源，跟ns1655x1Resources類似，只是regBase和irq按照實際情況做區(qū)分。ns1655x2Num是ns1655x2Resources的長度。
    對于單核CPU，配置到這里就結(jié)束了。如果是多核，還需要修改一下sysDeviceFilter，這個函數(shù)決定一個設(shè)備在哪個核上初始化。如果還有hypervisor，還需要修改wrhvConfig.xml和vxworksX.xml，將特定的終端放開到指定的核。
    硬件介紹

     TI公司推出的PCI2040是一款用于實現(xiàn)PCI局部總線與DSP之間無縫鏈接的專用芯片。在VxWorks實時操作系統(tǒng)環(huán)境下實現(xiàn)主機與DSP的通訊，系統(tǒng)利用PCI2040實現(xiàn)TMS320VC5410與主機的通訊。TMS320VC5410的MCBSP0與TLC2548 連接，實現(xiàn)8路12位A/D數(shù)據(jù)的采集。TMS320VC5410將采集到的數(shù)據(jù)通過PCI2040傳輸?shù)街鳈C上，數(shù)據(jù)在主機上得到進一步的處理。硬件連接框圖如圖2所示。

    驅(qū)動開發(fā)

    設(shè)備驅(qū)動初始化

    設(shè)備的初始化，包含在BSP的初始化過程中，主要分三個階段，如圖3所示。

   內(nèi)核預(yù)初始化階段

　  在VxWorks內(nèi)核預(yù)初始化早期，BSP的sysHwInit( )函數(shù)被執(zhí)行[4]，在這個函數(shù)中，設(shè)備驅(qū)動初始化工作步被執(zhí)行。sysHwInit( )函數(shù)執(zhí)行一些早期的初始化，調(diào)用hardWareInterFaceInit( )函數(shù)，執(zhí)行初始化硬件內(nèi)存分配機制，限制為設(shè)備驅(qū)動分配內(nèi)存，這個函數(shù)接著調(diào)用hardWareInterFaceBusInit( )，在hardWareInterFaceBusInit( )函數(shù)中完成所有設(shè)備驅(qū)動和模塊的注冊工作。PCI2040的注冊函數(shù)是vxbPci2040Register()。vxbPci2040Register()通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，向系統(tǒng)注冊一些設(shè)備初始化函數(shù)。其中涉及到三個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

　　LOCAL struct drvBusFuncs PciFuncs =
　　{
　　Pci2040InstInit,    /* devInstanceInit */
　　Pci2040InstInit2,    /* devInstanceInit2 */
　　Pci204InstConnect    /* devConnect */
　　}

    在這個結(jié)構(gòu)中，包含了初始化階段要調(diào)用的函數(shù)。下面的初始化過程會用到這些函數(shù)。

　　LOCAL struct vxbDeviceMethod Pci2040Methods[] =
　　{
　　DEVMETHOD（ReadHPID,    PCI2040ReadHPID），
　　DEVMETHOD（WriteHPID,    PCI2040WriteHPID），
　　DEVMETHOD（ReadHPIA,    PCI2040ReadHPIA），
　　DEVMETHOD（WriteHPIA,    PCI2040WriteHPIA），
　　DEVMETHOD（ReadHPIC,    PCI2040ReadHPIC），
　　DEVMETHOD（WriteHPIC,    PCI2040WriteHPIC），
　　DEVMETHOD（ReadCSR,    PCI2040ReadCSR），
　　DEVMETHOD（WriteCSR,    PCI2040WriteCSR），
　　{ 0, 0 }
　　}

    這個結(jié)構(gòu)提供了應(yīng)用軟件操作硬件的一些函數(shù)及方法。

      　　LOCAL struct vxbPciRegister Pci2040DevPciRegistration =
　　{
　　{
　　NULL,                        /* pNext */
　　VXB_DEVID_DEVICE,        /* devID */
　　VXB_BUSID_PCI,            /* busID = PCI */
　　VXB_VER_4_0_0,                /* vxbVersion */
　　LNPCI_NAME,                    /* drvName */
　　&Pci2040Funcs,            /* 總線驅(qū)動函數(shù)*/
　　Pci2040Methods,            /* 設(shè)備方法結(jié)構(gòu) */
　　Pci2040Probe,                    /* 設(shè)備探測函數(shù) */
　　Pci2040ParamDefaults        /* 參數(shù)*/
　　},
　　NELEMENTS（PciPci204DevIDList），
　　PciPci204DevIDList                /*設(shè)備資源列表*/
　　};

　　這個結(jié)構(gòu)在vxbPci2040Registe()中被使用。這個結(jié)構(gòu)包括幾個驅(qū)動的初始化入口，其中Pci2040Probe()是PCI2040采集卡的硬件探測函數(shù)，該函數(shù)在VxBus初始化過程中檢測采集卡的數(shù)量，當(dāng)檢測到采集卡時，將采集卡與驅(qū)動結(jié)合，形成設(shè)備的一個實例，以便應(yīng)用程序使用。Pci204InstanceInit( )函數(shù)在VxBus初始化的階段被調(diào)用， Pci204InstanceInit( )函數(shù)只是簡單地確保設(shè)備的中斷被禁止。

    當(dāng)所有驅(qū)動在VxWorks注冊之后，hardWareInterFaceBusInit( )和hardWareInterFaceInit( ) 函數(shù)返回，sysHwInit( ) 完成非VxBus 驅(qū)動的初始化并返回。sysHwInit( ) 函數(shù)返回后，VxWorks內(nèi)核被初始化。

    應(yīng)用程序初始化驅(qū)動部分

　  在devInstanceInit2( )函數(shù)，創(chuàng)建用戶的運行任務(wù)，并完成設(shè)備驅(qū)動的初始化。在這個階段，Pci2040InstanceConnect( )函數(shù)被調(diào)用，完成的初始化工作，在這個函數(shù)中，主要是建立中斷與中斷服務(wù)程序的連接。

　  驅(qū)動程序的配置

　  采用VxBus驅(qū)動的一個主要優(yōu)點是：設(shè)備的驅(qū)動程序可以被看成VxWorks 系統(tǒng)的一個組件，通過集成的Workbench開發(fā)環(huán)境來配置設(shè)備驅(qū)動。PCI2040數(shù)據(jù)采集卡需要有以下文件：

    · 一個驅(qū)動源文件PCI2040.c,執(zhí)行驅(qū)動運行邏輯，包括PCI2040驅(qū)動的實現(xiàn)代碼。
    · 一個組件描述文件PCI2040.cdf，允許集成驅(qū)動到VxWorks開發(fā)工具Workbench當(dāng)中。
    · 一個PCI2040.dc文件，提供驅(qū)動注冊函數(shù)原型。
    · 一個PCI2040.dr文件,提供一個調(diào)用注冊函數(shù)的C語言代碼段。
    · 一個readme文件 ,提供版本信息。
    · 一個makefile 文件，提供建立驅(qū)動的編譯規(guī)則。

    應(yīng)用程序與驅(qū)動的通信

    為了使設(shè)備和驅(qū)動能夠在VxWorks系統(tǒng)中使用，讓應(yīng)用程序、中間件、VxWorks內(nèi)核模塊訪問設(shè)備，執(zhí)行一些操作，基本的方法是在VxWorks中采用VxBus方法來實現(xiàn)硬件設(shè)備的訪問。VxBus方法是在驅(qū)動中公開一個入口，使VxBus中API函數(shù)可以調(diào)用這些入口函數(shù)。在PCI2040初始化階段，Pci2040Methods結(jié)構(gòu)中注冊的函數(shù)就是在驅(qū)動中公開的函數(shù)，用于對PCI2040的操作。

    例如，通過PCI2040 完成對DSP數(shù)據(jù)寄存器的訪問

    struct vxbDriverControl ctrl;
    vxbDevMethodRun(DEVMETHOD_CALL(ReadHPID),&ctrl);

    vxbDevMethodRun( )函數(shù)夠被用于調(diào)用一個指定的驅(qū)動方法，這個函數(shù)反復(fù)查找所有的實例，并檢查每一個，看是否有指定公開申明的方法，如果實例有指定的方法，vxbDevMethodRun( )調(diào)用方法函數(shù)。

    為了避免重復(fù)遍歷在系統(tǒng)上的所有實例,可以用 vxbDevMethodGet( )函數(shù)找出驅(qū)動函數(shù)相對應(yīng)的驅(qū)動方法 ，然后通過下面代碼完成函數(shù)調(diào)用。

    STATUS (*methodFunc)(VXB_DEVICE_ID devID, void * pArg);
    methodFunc = bDevMethodGet(devID,DEVMETHOD_CALL(ReadHPID));
    if(methodFunc != NULL )
    (*methodFunc)(devID, pArg);

    在PCI2040的數(shù)據(jù)采集卡中，通常是DSP在采集完數(shù)據(jù)后，通過中斷通知主機，去讀取數(shù)據(jù)。下面是中斷服務(wù)相關(guān)代碼。

　　void PCI2040Isr（）
　　{ ……
　　temp=*（PCI2040. instID.pRegister+0x4）； //讀中斷寄存器
　　if（（tempr&0x1）！=0）               //檢查是否是該實例中斷
　　{ *（PCI2040. instID.pRegister +0x4）=0x1;
　　temp= *（PCI2040. instIDpDspHpicRegister）；
　　*（PCI2040. instIDpDspHpicRegister）=temp|0x0808;
　　//通知DSP,清除HINT中斷
　　semGive（semForPci2040Int）；
　　}
　　}

    采用基于VxBus架構(gòu)來開發(fā)PCI2040數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動，通過擴展文件實現(xiàn)驅(qū)動的配置。與簡單的非VxBus驅(qū)動相比，顯然增加了工作量，然而對于基于多個BSP設(shè)備的復(fù)雜的驅(qū)動，VxBus驅(qū)動是優(yōu)于非VxBus驅(qū)動的。通過實際運用證明，所開發(fā)采集卡的驅(qū)動能夠穩(wěn)定運行,并且能很方便地將該驅(qū)動移植到其他的系統(tǒng)。