Bootrom功能改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)談

摘要：以vxworks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為例，介紹了改進(jìn)啟動(dòng)代碼（bootrom）功能的四點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：（1）具備故障保護(hù)功能的bootrom的自我在線更新；（2）增加重啟功能；（3）自動(dòng)運(yùn)行應(yīng)用軟件；（4）多種應(yīng)用軟件的選擇。 關(guān)鍵詞：bootrom 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ftpvxworks是美國(guó)windriver system公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)后個(gè)運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的高性能、可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（rtos）。它是一種功能強(qiáng)大而且比較復(fù)雜的操作系統(tǒng)，包括了進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及系統(tǒng)應(yīng)用等幾部分。vxworks為程序員提供了高效的實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度、中斷管理、實(shí)時(shí)的系統(tǒng)資源以及實(shí)時(shí)的任務(wù)間通信。其核心功能主要有微內(nèi)核、任務(wù)間通信機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)支持、文件系統(tǒng)和i/o管理、posix標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)擴(kuò)展以及c++等其他標(biāo)準(zhǔn)支持。在各種cpu平臺(tái)上提供了統(tǒng)一的編程接口和一致的運(yùn)行特性，盡可能地屏蔽不同cpu之間的底層差異。應(yīng)用程序員可以將盡可能多的精力放在應(yīng)用程序本身，而不必關(guān)心系統(tǒng)資源的管理。vxworks以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精類技術(shù)及實(shí)時(shí)要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通信、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。設(shè)計(jì)師通常利用vxworks開發(fā)bootrom代碼。bootrom相當(dāng)于pc機(jī)中的bios，它完成對(duì)加載過程中所需設(shè)備的初始化及驅(qū)動(dòng)；然后，通過某種可選擇的通信手段（如網(wǎng)口、串口），將vxworks內(nèi)核加載。vxworks內(nèi)核相關(guān)于pc機(jī)上的操作系統(tǒng)，如linux、windows。此外，bootrom還提供了一些輔助功能，如地址內(nèi)容查看、地址內(nèi)容修改和bootrom菜單顯示信息控制等功能。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，這些功能不夠豐富，便利性不足。本文介紹了幾點(diǎn)筆者在工作中行之有效的改進(jìn)bootrom功能的經(jīng)驗(yàn)。

1 具備故障保護(hù)功能的bootrom的自我在線更新bootrom一般以二進(jìn)制文件的方式保存在非易失懷存儲(chǔ)介質(zhì)，例如flash、cf卡、eprom中。通常需要仿無(wú)休止器、燒結(jié)器或jtag工具等才能將代碼燒入這類介質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用中非常不便。以flash為例介紹如何在線更新bootrom。首先，為了做到故障保護(hù)，防止在更新過程中發(fā)生更新文件出錯(cuò)、斷電等災(zāi)難性故障，bootrom的數(shù)據(jù)必須在更新之前備份在flash的另一區(qū)域。因此，flash中必須存在兩片物理區(qū)域，暫且命名為pa和pb，每片512kb（假設(shè)bootrom文件小于512kb）。兩片物理區(qū)域的起始地址可以互換，其中一片區(qū)域的起始地址必須為系統(tǒng)的上電啟動(dòng)地址，這個(gè)地址因處理器而異，例如，powerpc體系結(jié)構(gòu)的處理器的啟動(dòng)地址一般是0xfff00100，而mips體系結(jié)構(gòu)的處理器的啟動(dòng)地址是0xbfc00000。在邏輯上，以啟動(dòng)地址開始的區(qū)域?yàn)橹鱞oot區(qū)，另一片區(qū)域?yàn)閭鋌oot區(qū)。為了實(shí)現(xiàn)地址互聯(lián)換，在cpu模塊和flash芯片之間，增加了一片cpld（可編程邏輯器件）和一個(gè)跳線或撥號(hào)開關(guān)，開關(guān)信號(hào)jp輸入到cpld。cpu訪問flash的地址信號(hào)和片選信號(hào)經(jīng)過cpld進(jìn)行地址互換，再到flash芯片。如果不跳線（默認(rèn)情況），jp信號(hào)為高，則pa的起始地址為啟動(dòng)地址，pa為主boot區(qū)，pb為備boot區(qū)；否則，jp信號(hào)為低，pb的起始地址為啟動(dòng)地址，pb為主boot區(qū)，pa為備boot區(qū)。默認(rèn)情況下，pa為主boot區(qū)。如圖1。如果系統(tǒng)中有兩片flash芯片，可以不用cpld，選用另一種地址互換方式，如圖2。兩個(gè)二選一邏輯實(shí)現(xiàn)兩片flash片選信號(hào)（cs）的互換，從而實(shí)現(xiàn)了地址的互換。地址互換機(jī)制屏蔽了pa和pb實(shí)際物理位置的差別，給底層軟件提供了一個(gè)統(tǒng)一的接口，帶來(lái)的好處不言而喻。bootrom數(shù)據(jù)總線是從主boot區(qū)備份到備boot區(qū)，系統(tǒng)總是從主boot區(qū)啟動(dòng)。其次，編寫flash擦寫驅(qū)動(dòng)函數(shù)。flash是一種讀寫非對(duì)稱器件，讀數(shù)據(jù)與普通器件一樣，比較簡(jiǎn)單；而寫必須根據(jù)芯片廠商提供的算法，先擦除欲寫入數(shù)據(jù)的區(qū)域，以扇區(qū)（sector）為單位，然后寫入數(shù)據(jù)。函數(shù)flashupdate(char *sourceaddr,char *destaddr,int length)集成了擦除和寫入兩個(gè)步驟。再次，在文件bootconfig.cr bootrom操作接口函數(shù)bootcmdloop()中增加新命令“u”（update的編寫）。switch(*(pline++)){……case "u"; /*更新bootrom*/…… /*下載更新代碼并更新*/