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VxBus是风河公司新的设备驱动程序架构,是VxWorks新增的特性,它是在VxWorks6.2及以后版本被增加到VxWorks中的。在以前的版本中,驱动程序并没有和工程配置集成到一起,如果要配置设备驱动,就要通过修改BSP目录下的config.h和syslib.c文件来完成。而基于VxBus架构模型的好处是允许驱动的集成和配置在Workbench工程中完成。这就意味着在Workbench环境下,每个驱动程序都能通过可视化环境进行配置,都能够按要求添加或删除设备。本文结合基于PCI2040数据采集卡驱动的开发过程[1],分析了VxBus架构下驱动的设计实现。
1VxBus简介
VxBus是指在VxWorks中用于支持设备驱动的特有的架构,这种架构包含对minimalBSP的支持。它包括以下功能:①允许设备驱动匹配对应设备;②提供驱动程序访问硬件的机制;③软件其他部分访问设备功能;④在VxWorks系统中,实现设备驱动的模块化。VxBus在总线控制器驱动程序服务的支持下,能在总线上发现设备,并执行一些初始化工作,使驱动与硬件设备之间正常的通讯。
图1是VxBus在整个系统中的位置示意图。从图1中可以看到,VxBus起到了辅助总线的作用,提供了对总线控制驱动的支持。

在VxWorks6.2版本发布前,设备驱动并不能被集成到VxWorks工程配置当中,为了添加或移出设备驱动,需要有丰富的BSP和驱动开发相关的知识[2]。并且在驱动被添加或移出时要去做一些管理VxWorks工程的额外的工作。作为VxWorks系统组件的一部分,VxBus消除了上面遇到的一些难题,各种驱动和支持组件的添加与删除完全可以在Workbench工程中进行,而不需要BSP和驱动相关的知识,也不会在添加、删除驱动时增加管理VxWorks工程的额外工作。因此大大方便了BSP的开发。
2硬件介绍
TI公司推出的PCI2040是一款用于实现PCI局部总线与DSP之间无缝链接的专用芯片。在VxWorks实时操作系统环境下实现主机与DSP的通讯,系统利用PCI2040实现TMS320VC5410与主机的通讯。由于PCI2040是TI的配套专用芯片,硬件级的连接比较简单,将对应的引脚连接即可。需要注意的是,未用的输入信号线需要通过上拉电阻上拉至有效逻辑电平。TMS320VC5410的MCBSP0与TLC2548连接,实现8路12位A/D数据的采集。TMS320VC5410将采集到的数据通过PCI2040传输到主机上,数据在主机上得到进一步的处理。硬件连接框图如图2所示。


3驱动开发
基于VxBus架构下PCI2040设备驱动的开发主要包括设备的初始化、设备控制以及设备驱动如何以组件形式添加到Workbench配置界面中。下面分步介绍它的实现。
3.1设备驱动初始化
设备的初始化,包含在BSP的初始化过程中[3],主要分三个阶段,如图3所示。


3.1.1内核预初始化阶段
系统上电启动,CPU在上电时跳转到一个指定的地址,开始执行指令,初始化内存和CPU,然后是VxWorks的初始化处理。
在VxWorks内核预初始化早期,BSP的sysHwInit()函数被执行[4],在这个函数中,设备驱动初始化工作第一步被执行。sysHwInit()函数执行一些早期的初始化,调用hardWareInterFaceInit()函数,执行初始化硬件内存分配机制,这步允许在系统内存池初始化之前,限制为设备驱动分配内存,这个函数接着调用hardWareInterFaceBusInit(),在hardWareInterFaceBusInit()函数中完成所有设备驱动和模块的注册工作。PCI2040的注册函数是vxbPci2040Register()。vxbPci2040Register()通过数据结构,向系统注册一些设备初始化函数。

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