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龍芯3A平臺Vxworks移植的研究和實現

更新時間：2017-09-07 13:16:07 點擊：1802次

龍芯３Ａ平臺Ｖｘｗｏｒｋｓ移植的研究和實現
王　雷，樊曉椏，王黨輝
（西北工業大學計算機學院，陜西西安７１０１２９）
摘　要：龍芯３Ａ處理器具有高性能低功耗的優點，在高性能計算、個人桌面應用、工業控制、高性能嵌入式等領域
都有廣闊的應用前景．目前龍芯系列平臺大都是基于Ｌｉｎｕｘ系統，但在工業控制、高性能嵌入式等領域，高實時性
和高可靠性的ＶｘＷｏｒｋｓ才是比較理想的選擇．在分析了ＶｘＷｏｒｋｓ移植的主要內容基礎上，詳細研究了龍芯３Ａ的
ＶｘＷｏｒｋｓ移植方法．針對具體工業應用，設計了一種基于龍芯３Ａ的工控平臺，并實現了對該平臺的ＶｘＷｏｒｋｓ移
植．經過在龍芯３Ａ開發板上的驗證是可行的．
關鍵詞：龍芯３Ａ；ＶｘＷｏｒｋｓ系統；板級支持包ＢＳＰ；系統移植
中圖分類號：ＴＰ３１６　　　　　文獻標識碼：Ａ　　　　　文章編號：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
龍芯系列處理器是中國科學院計算所自主開發
的國產處理器系列，龍芯３Ａ是其最新一代的６４位
多核處理器．龍芯３Ａ基于ＲＩＳＣ架構，兼容ＭＩＰＳ
指令，原生４核設計，采用６５ｎｍ工藝，晶體管數目
４．２５億個，最高工作主頻１ＧＨｚ，單顆龍芯３Ａ的最
大功耗為１５Ｗ［１］．龍芯３Ａ在包括服務器、高性能
計算、個人桌面應用、工業控制、數字信號處理、高端
嵌入式應用等產品中都具有廣闊的市場應用前景．
現有的龍芯平臺大都基于Ｌｉｎｕｘ操作系統，但
是在工業控制、高性能嵌入式等領域，對實時性、定
制性的要求很高，因此ＶｘＷｏｒｋｓ系統才是比較理
想的選擇．
本文主要分析了ＶｘＷｏｒｋｓ移植的主要內容，
研究了龍芯３Ａ的ＶｘＷｏｒｋｓ移植方法，實現了一種
用于工業控制領域的龍芯３Ａ平臺的設計，并對其
進行了ＶｘＷｏｒｋｓ移植．
　第２期王雷，等：龍芯３Ａ平臺Ｖｘｗｏｒｋｓ移植的研究和實現
２　ＶｘＷｏｒｋｓ移植分析
２．１　ＶｘＷｏｒｋｓ移植的主要內容
ＶｘＷｏｒｋｓ主要由三大部分組成：板級支持包
ＢＳＰ、微內核Ｗｉｎｄ及輸入輸出系統，如圖１所示．板
級支持包ＢＳＰ在硬件與微內核Ｗｉｎｄ之間提供了統
一的接口，包括硬件初始化、中斷處理、時鐘管理、內
存地址映射、實時內核載入等．將ＶｘＷｏｒｋｓ移植到
龍芯３Ａ平臺上，主要就是完成龍芯３Ａ平臺的板級
支持包ＢＳＰ的開發．
圖１　ＶｘＷｏｒｋｓ結構組成［２］
開發ＢＳＰ一般有兩種方式：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．對于龍芯３Ａ來說，由
于這方面的支持度較少，加上可能某些硬件設備比
較特殊，因此通常需要自己建立龍芯３Ａ專用的
ＢＳＰ．
通常情況下ＢＳＰ開發的流程是，先實現一個最
小化的Ｖｘｗｏｒｋｓ內核，向其中添加定時器、串口設
備、中斷控制器等基本驅動程序，使得Ｖｘｗｏｒｋｓ系
統基本可用，然后在此基礎上添加其他設備，最終滿
足目標需求．本文進行龍芯３Ａ平臺的ＢＳＰ開發也
是基于該流程．
２．２　板級支持包ＢＳＰ的組成
通常情況下，ＢＳＰ的組成文件主要包含在以下
四個目錄里面［２］．
（１）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ａｌｌ
該目錄下的文件包括ｂｏｏｔＣｏｎｆｉｇ．ｃ、ｂｏｏｔＩｎｉｔ．
ｃ、ｕｓｒＣｏｎｆｉｇ．ｃ、ｃｏｎｆｉｇＡｌｌ．ｈ等．這些文件主要是定
義了所有ＶｘＷｏｒｋｓ的默認公共配置以及
ＢｏｏｔＲＯＭ的初始化代碼．這些文件作為ＶｘＷｏｒｋｓ
體系結構產品的一部分而給出，是所有ＢＳＰ的公共
部分，一般無需修改．
（２）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ｃｏｍｐｓ＼ＶｘＷｏｒｋｓ
該目錄下的文件是ＶｘＷｏｒｋｓ事實內核的基本
組建描述文件（ＣＤＦ文件）．一般也無需修改．
（３）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ｃｏｍｐｓ＼ｓｒｃ
該目錄下的文件是與內核基本組件相關的配置
文件．
（４）ＩｎｓｔａｌｌＤｉｒ＼ｔａｒｇｅｔ＼ｃｏｎｆｉｇ＼ｂｓｐｎａｍｅ
該目錄下主要包括了Ｍａｋｅｆｉｌｅ、ｃｏｎｆｉｇ．ｈ、ｒｏｍＩｎｉｔ．
ｓ、ｓｙｓＡＬｉｂ．ｓ、ｓｙｓＬｉｂ．ｃ、ｓｙｓＳｅｒｉａｌ．ｃ、ｂｓｐｎａｍｅ．
ｈ等文件．這些文件是與具體系統或者硬件相
關的ＢＳＰ文件，主要是目標板上的外設的驅動文
件、以及設備和ＶｘＷｏｒｋｓ系統接口文件．本文移植
工作的重點就是該目錄．
其中，ｃｏｎｆｉｇ．ｈ文件包含了具體ＣＰＵ板的所有
包含文件和定義，主要包括ＢＳＰ版本ＩＤ信息、緩存
和ＭＭＵ配置、ＲＡＭ和ＲＯＭ的地址和大小、默認
引導行參數、網絡設備和中斷向量、外部總線地址映
射等；ｒｏｍＩｎｉｔ．ｓ包含了用于初始化的匯編語言源代
碼；ｓｙｓＡＬｉｂ．ｓ包含了ＶｘＷｏｒｋｓ映像的入口點＿
ｓｙｓＩｎｉｔ；ｓｙｓＳｅｒｉａｌ．ｃ包含了所有串口設備驅動器的
設置和初始化．Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件用于編譯創建映像文
件．ＶｘＷｏｒｋｓ使用ＧＮＵ　ｍａｋｅ工具來重新編譯和
連接模塊，Ｍａｋｅｆｉｌｅ包含了整個ＢＳＰ編譯、鏈接、生
成二進制文件的過程．ｂｓｐｎａｍｅ．ｈ主要是具體硬件
平臺的參數配置頭文件，文件名稱可以自定義．該文
件包括具體硬件平臺所有硬件的參數，如ＣＰＵ寄
存器、系統中斷號、端口地址、接口配置等．
２．３　ＶｘＷｏｒｋｓ映像分類
開發完成的ＢＳＰ經過編譯鏈接，可以生成的
ＶｘＷｏｒｋｓ映像有兩類：一種是可加載的ＶｘＷｏｒｋｓ
映像；一種是可引導的ＶｘＷｏｒｋｓ映像．前者需要固
化在Ｆｌａｓｈ中的ＢｏｏｔＲＯＭ加載到ＲＡＭ中運行，一
般在調試階段通過串口或者網絡下載到目標機中運
行．后者是ＢｏｏｔＲＯＭ和ＶｘＷｏｒｋｓ融合在一起的映
像，通常是調試開發完成后的最終產品．
３　龍芯３Ａ平臺的ＶｘＷｏｒｋｓ移植
３．１　龍芯３Ａ平臺設計
本文所涉及的龍芯３Ａ平臺用于工業控制領
域，主要功能是分析采集到的數據，并根據分析結果
對外發出控制命令，同時將采集到的數據和處理結
果實時備份．該平臺主要硬件由龍芯３Ａ處理器、
８７
微電子學與計算機２０１２年
ＤＤＲ２內存、ＢｏｏｔＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ盤、ＦＰＧＡ組成，如圖
２所示．通電后，ＢｏｏｔＲＯＭ初始化并啟動整個系統；
龍芯３Ａ通過自帶的ＵＡＲＴ口接收外部傳感器采
集的數據，對接收到的數據進行分析處理，并通過另
外的ＵＡＲＴ發出控制命令；Ｆｌａｓｈ盤通過ＦＰＧＡ與
龍芯３Ａ的ＰＣＩ總線連接，保存采集到原始數據和
處理后的數據．其中ＦＰＧＡ主要完成時序轉換、讀
寫控制等功能．
圖２　龍芯３Ａ平臺結構
３．２　建立龍芯３Ａ平臺的ＢＳＰ工程
實現龍芯３Ａ平臺的ＢＳＰ開發，首先需要新建
一個ＢＳＰ工程．首先打開Ｔｏｒｎａｄｏ，新建一個工程
Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ．由于沒有現成可用的ＢＳＰ，可以根據
用戶的硬件配置選擇一個近似的ＢＳＰ模板，如
ｒｂｔｘ４９３８＿ｍｉｐｓ６４等等，然后在此基礎上添加需要
的語句和文件，刪除無用的語句和文件，最終形成自
己的ＢＳＰ工程．
３．３　龍芯３Ａ平臺ＢｏｏｔＲＯＭ設計
在龍芯３Ａ平臺上電之初，由于ＲＡＭ未初始
化處于不確定狀態，系統初始化引導程序只能存放
在非易失性的介質，例如Ｆｌａｓｈ芯片中，構成啟動
ＲＯＭ．
對于龍芯３Ａ平臺來說，使用較多的初始化引
導程序有兩種．一種是龍芯系列專用工具ＰＭＯＮ，
一種是ＶｘＷｏｒｋｓ的開發工具Ｔｏｒｎａｄｏ自帶的
ＢｏｏｔＲＯＭ．兩者各有優缺點，ＰＭＯＮ設計與調試較
為復雜，但是功能比ＢｏｏｔＲＯＭ強大；ＢｏｏｔＲＯＭ簡
單易用，但功能上不如ＰＭＯＮ．由于Ｔｏｒｎａｄｏ自帶
的ＢｏｏｔＲＯＭ與ＶｘＷｏｒｋｓ聯系緊密，而且可以制作
可加載的ＶｘＷｏｒｋｓ映像和可引導的ＶｘＷｏｒｋｓ映
像，同時本文的硬件環境較簡單，因此用它作為初始
化引導程序．
３．３．１　ＢｏｏｔＲＯＭ硬件連接
龍芯３Ａ與ＢｏｏｔＲＯＭ之間是通過ＬＰＣ總線連
接．ＬＰＣ中的ＬＰＣ　Ｂｏｏｔ地址空間是龍芯３Ａ系統啟
動時處理器最先訪問的地址空間，其物理地址范圍
０ｘ１ｆｃ０００００－０ｘ１ｆｄ０００００．對于龍芯３Ａ來說，如果系
統設置成從ＰＣＩ地址空間啟動，則第一條指令的
ＰＣＩ物理地址必須是０ｘ１ｆｃ０００００，否則系統將從
ＬＰＣ總線的ＲＯＭ空間０地址處開始取指［１］．
龍芯３Ａ的ＬＰＣ啟動Ｆｌａｓｈ支持４Ｍｂｉｔ和８
Ｍｂｉｔ兩種規格，通過ＬＰＣ總線上的Ｌ＿８ＭＢｉｔｓ信
號進行選擇．為了能夠存儲ＢｏｏｔＲＯＭ及ＶｘＷｏｒｋｓ
映像，Ｆｌａｓｈ芯片的型號選擇了ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ［３］．
ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ是專門用于存儲系統固件的ＬＰＣ接
口的閃存芯片，存儲空間大小為８Ｍｂｉｔ（１Ｍｂｉｔ×
８）．ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ符合１．０版ＬＰＣ接口規范，支持
兩種操作模式，一種是ＬＰＣ模式（ＬＰＣ），一種是并
行編程模式（ＰＰ）．ＬＰＣ模式通過ＬＡＤ［３∶０］和
ＬＦＲＡＭＥ＃進行系統內操作，ＰＰ模式通過Ａ［１０∶
０］和ＤＱ［７∶０］實現編程操作．本文中，通過將
ＭＯＤＥ信號設定為邏輯低，使用ＬＰＣ模式實現系
統正常啟動，如圖３所示．需要注意的是，作為啟動
設備，ＩＤ［３∶０］必須為００００．
圖３　龍芯３Ａ與ＢｏｏｔＲＯＭ連接方式
３．３．２　加載ＶｘＷｏｒｋｓ內核
為了能夠在龍芯３Ａ平臺上啟動ＶｘＷｏｒｋｓ，需
要自定義一些啟動信息．在ＢＳＰ開發包的ｃｏｎｆｉｇ．ｈ
文件中包含了ＤＥＦＡＵＬＴ＿ＢＯＯＴ＿ＬＩＮＥ的定義，
包括確定啟動裝置的參數，主機和目標機ＩＰ地址，
要裝載的ＶｘＷｏｒｋｓ映像的路徑和名稱等．
龍芯３Ａ集成了２個ＵＡＲＴ，在ＢＳＰ開發的調
試階段，可以使用串口下載ＶｘＷｏｒｋｓ映像并啟動，
修改為如下形式：
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＤＥＦＡＵＬＴ＿ＢＯＯＴ＿ＬＩＮＥ＼
“ｔｓｆｓ（０，０）ｈｏｓｔ：ＶｘＷｏｒｋｓ　ｈ＝１６９．２５４．２．６７ｅ
＝１６９．２５４．２．６８ｕ＝Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａｐｗ＝Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａｔｎ＝
ｔａｒｇｅｔ”
其中啟動設備ｂｏｏｔＤｅｖ為ｔｓｆｓ，表示使用目標
機代理文件系統連接，利用Ｔｏｒｎａｄｏ的目標服務器
８８
　第２期王雷，等：龍芯３Ａ平臺Ｖｘｗｏｒｋｓ移植的研究和實現
指定串口下載ＶｘＷｏｒｋｓ映像．ｈ和ｅ分別表示主機
ＩＰ和目標機ＩＰ，ｕ和ｐｗ分別表示用戶名和密碼．若
龍芯３Ａ平臺上有網絡設備，還可以指定ｂｏｏｔＤｅｖ
為網卡型號通過網絡方式下載．
最后當調試完成，形成最終產品時，可以制作可
引導的ＶｘＷｏｒｋｓ映像，此時ＢｏｏｔＲＯＭ與ＶｘＷｏｒｋｓ
映像融為一體，直接燒寫在Ｆｌａｓｈ固件中即可啟動
ＶｘＷｏｒｋｓ，無需再通過串口、網絡等方式下載．
３．４　龍芯３Ａ平臺的ＢＳＰ開發
３．４．１　ＢＳＰ開發與設置
ＢＳＰ中的ｃｏｎｆｉｇ．ｈ文件涵蓋了龍芯３Ａ的所有
包含文件和定義，需要首先對其修改．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，龍芯３Ａ平臺ＢｏｏｔＲＯＭ的起始物理地址是
０ｘ１ｆｃ０００００，轉化為邏輯地址為０ｘｂｆｃ０００００．ＲＯＭ＿
ＴＥＸＴ＿ＡＤＲＳ表示初始化啟動代碼存放在ＲＯＭ
中的起始地址，同樣為０ｘｂｆｃ０００００．ＲＯＭ＿ＳＩＺＥ表
示ＲＯＭ的大小，本文使用的ＳＳＴ４９ＬＦ０８０Ａ芯片
存儲空間大小為８Ｍｂｉｔ，因此為０ｘ００１０００００．ＲＡＭ＿
ＨＩＧＨ＿ＡＤＲＳ表示復制ＢｏｏｔＲＯＭ到ＲＡＭ所使用
的目標地址，本文設定為０ｘｂｆｄ０００００．ＲＡＭ＿ＬＯＷ＿
ＡＤＲＳ表示ＲＡＭ中的ＶｘＷｏｒｋｓ運行的起始地址，
可根據自己的內存大小設置．ＮＵＭ＿ＴＴＹ表示串口
數量，本文中龍芯３Ａ平臺需要兩個使用ＵＡＲＴ
口．ＣＯＮＳＯＬＥ＿ＢＡＵＤ＿ＲＡＴＥ表示波特率．
接著需要修改龍芯３Ａ平臺的頭文件Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ．
ｈ，根據設計參數，修改其中的寄存器配置定
義、系統中斷號、端口地址、接口配置等．
此外還要修改Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件，如ＣＰＵ類型號，
選擇編譯工具，附加編譯選項等：
ＣＰＵ＝ＭＩＰＳ６４
ＴＯＯＬ＝ｄｉａｂ
ＴＡＲＧＥＴ＿ＤＩＲ＝Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ
注意要保證Ｍａｋｅｆｉｌｅ和ｃｏｎｆｉｇ．ｈ中ＲＯＭ和
ＲＡＭ宏定義中地址一致，此外還要除去一些無關
模塊的引用等．
３．４．２　驅動程序開發與配置
在將ＶｘＷｏｒｋｓ移植到龍芯３Ａ平臺的過程中，
很重要的一步就是設備驅動程序開發和配置．對于
普通通用設備，可以直接添加ＢＳＰ提供的普通驅動
程序，ＢＳＰ工具包在ｔａｒｇｅｔ／ｓｒｃ／ｄｒｖ目錄下提供了
大量普通驅動程序的源代碼．在編譯階段，ｓｙｓＬｉｂ．ｃ
可從ｔａｒｇｅｔ／ｓｒｃ／ｄｒｖ中復制這些普通程序．如果對
于特殊非通用設備，必須創建一個ＢＳＰ專用的驅動
程序，存放在ＢＳＰ專用目錄下．
龍芯３Ａ平臺的啟動過程中，需要對串口設備
初始化．普通多模式串行驅動程序存放在ｔａｒｇｅｔ／
ｓｒｃ／ｄｒｖ／ｓｉｏ目錄下．此目錄中包括了很多常見的串
口設備的驅動源文件，如ｉ８２５０Ｓｉｏ．ｃ（ｉｎｔｅｌ８２５０）和
ｎｓ１６５５０Ｓｉｏ．ｃ（ＮＳ　１６５５０）等等，同時還包含了ｔｅｍｐｌａｔｅＳｉｏ．
ｃ模板文件．龍芯３Ａ中的ＵＡＲＴ串口設
備兼容ＮＳ　１６５５０，因此可以直接使用ｎｓ１６５５０Ｓｉｏ．ｃ
作為串口驅動．如果需要添加特殊串口設備時，需要
先在模版ｔｅｍｐｌａｔｅＳｉｏ．ｃ上創建驅動程序，然后修改
ＢＳＰ的ｓｙｓＬｉｂ．ｃ或ｓｙｓＳｅｒｉａｌ．ｃ文件，以使它們包括
所需的驅動程序．由于本文龍芯３Ａ平臺的所用硬
件均為普通的常用設備，可同樣按照上述方式添加
與配置．
３．５　Ｆｌａｓｈ文件系統的建立
由于本文的龍芯３Ａ平臺使用了Ｆｌａｓｈ盤作為
數據存儲設備，出于使用壽命和簡化控制操作的考
慮，為該Ｆｌａｓｈ盤建立文件系統．
ＴｒｕｅＦＦＳ是Ｍ－Ｓｙｓｔｅｍｓ公司開發的一種Ｆｌａｓｈ
文件實現方式，它屏蔽了底層存儲介質的差異，可以
為各種Ｆｌａｓｈ存儲設備提供統一的塊設備接口［４］．
ＴｒｕｅＦＦＳ與ＶｘＷｏｒｓｋ兼容，支持ｘ８６、ＰｏｗｅｒＰＣ、
ＭＩＰＳ等ＣＰＵ架構，并且具有可重用、線程安全的
特點，非常適合工業控制、嵌入式等領域的龍芯３Ａ
平臺使用．
在硬件上，龍芯３Ａ平臺使用的Ｆｌａｓｈ芯片是
ＳＳＴ３９ＬＦ１６０．ＳＳＴ３９ＬＦ１６０是一種多功能Ｆｌａｓｈ芯
片，存儲空間大小為１６Ｍｂｉｔ（１Ｍｂｉｔ×１６）．
３．５．１　ＢＳＰ相關配置
要讓ＶｘＷｏｒｋｓ支持ＴｒｕｅＦＦＳ，必須在Ｖｘ－
Ｗｏｒｋｓ映像中添加相關配置和文件．
首先要ｃｏｎｆｉｇ．ｈ中定義ＴｒｕｅＦＦＳ，修改ｃｏｎｆｉｇ．
ｈ如下：
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＤＯＳＦＳ
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＴＦＦＳ
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＴＦＦＳ＿ＤＯＳＦＳ
８９
微電子學與計算機２０１２年
＃ｄｅｆｉｎｅ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＴＦＦＳ＿ＳＨＯＷ
龍芯３Ａ硬件平臺的ＢＳＰ目錄下還需要包含
ｓｙｓＴｆｆｓ．ｃ文件，將ＴｒｕｅＦＦＳ所有層連接在一起與
ＶｘｃＷｏｒｋｓ綁定．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驅動，其他不相關的ＭＩＤ驅
動頭文件都可以注釋掉．
由于龍芯３Ａ平臺具備虛擬內存管理功能，所
以ｓｙｓＬｉｂ．ｃ中的內存管理單元ＭＭＵ需要添加
Ｆｌａｓｈ相關定義，否則可能會導致Ｆｌａｓｈ訪問失敗．
因此對于本文的龍芯３Ａ平臺來說，要在ｓｙｓＬｉｂ．ｃ
中的ｓｙｓＰｈｙｓＭｅｍＤｅｓｃ［］中添加上面Ｆｌａｓｈ的基地
址和大小等信息．
接下來修改ｔｆｆｓＣｏｎｆｉｇ．ｃ，在該文件開頭添加聲
明：
＃ｉｆｄｅｆ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＭＴＤ＿ＳＳＴ３９ＶＦ１６０
ＦＬＳｔａｔｕｓ　ＳＳＴ３９ＶＦ１６０＿ＭＴＤ＿Ｉｄｅｎｔｉｆｙ
（ＦＬＦｌａｓｈ　ｖｏｌ）
＃ｅｎｄｉｆ
并在ＭＴＤｉｄｅｎｔｉｆｙＲｏｕｔｉｎｅｍｔｄＴａｂｌｅ［］中添加
以下內容：
＃ｉｆｄｅｆ　ＩＮＣＬＵＤＥ＿ＭＴＤ＿ＳＳＴ３９ＶＦ１６０
ＳＳＴ３９ＶＦ１６０＿ＭＴＤ＿Ｉｄｅｎｔｉｆｙ
＃ｅｎｄｉｆ
最后在編譯時，將ＳＳＴ３９ＬＦ１６０相關ＭＴＤ驅
動添加到Ｍａｋｅｆｉｌｅ中去：
ＭＡＣＨ＿ＥＸＴＲＡ＝ＳＳＴ３９ＬＦ１６０＿Ｍｔｄ．ｏ
３．５．２　驅動程序編寫
ＳＳＴ３９ＬＦ１６０驅動程序主要是完成Ｆｌａｓｈ的識
別、寫入和擦除操作，對應的函數聲明分別為：
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）；
根據這些函數的聲明，編寫對應的函數，完成驅
動程序并添加到工程中即可．
３．６　開發板驗證
龍芯３Ａ－ＲＳ７８０Ｅ［５］開發板是龍芯公司為龍芯
３Ａ量身定制的開發板．它集成了豐富的通用接口，
方便用戶搭建基于龍芯３Ａ的硬件快速演示平臺；
同時可以滿足用戶在開發板上進行性能評估和軟件
開發移植的需要．
本文所研究的內容在龍芯３Ａ－ＲＳ７８０Ｅ開發板
上進行了驗證．利用該開發板搭建了本文所設計的
龍芯３Ａ工控平臺，經過移植ＶｘＷｏｒｋｓ可以成功運
行，驗證了本文移植方法的可行性．
４　結束語
針對不同的用途和需求，龍芯３Ａ的硬件平臺
配置也各不相同，但ＶｘＷｏｒｋｓ移植的方法是類似
的．本文詳細研究了龍芯３Ａ平臺下的ＶｘＷｏｒｋｓ移
植方法，并在龍芯３Ａ開發板上驗證了其可行性，一
定程度上可以拓展龍芯系列在工業控制、高性能嵌
入式等領域的應用范圍。

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