龙芯vxWorks操作系统.pdf-资料库

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2018 年龙芯技术培训主题二龙芯嵌入式操作系统龙芯嵌入式图形解决方案龙芯中科技术有限公司安全应用事业部 2018 年 10 月

第一部分龙芯嵌入式操作系统目录 1 龙芯嵌入式操作系统 .................................................................................... 1 1.1 龙芯嵌入式操作系统介绍 ................................................................ 1 1.1.1 workbench 开发环境安装 ........................................................... 1 1.1.2 vxWorks 系统结构 ....................................................................... 1 1.1.3 vxWorks 系统启动流程 ............................................................... 3 1.1.4 worbench 目录结构 ..................................................................... 5 1.2 龙芯 VXWORKS 二维、三维图形 ..................................................... 6 1.2.1 龙芯 vxWork 图形-安装过程 ..................................................... 7 1.2.2 龙芯 vxWork 图形-使用用例 ..................................................... 8 2 龙芯 7A/2K BSP 开发调试 ........................................................................... 9 2.1 地址-3A 7A1000 ................................................................................ 9 2.2 地址-2K1000 ................................................................................... 12 2.3 中断 .................................................................................................. 16 2.3.1 中断控制器驱动移植 ............................................................... 16 2.3.2 vxBus 设备驱动中断 ................................................................. 21 2.3.3 非 vxBus 设备驱动中断 ........................................................... 22 2.3.4 vxWorks 系统中断-3A 7A1000 ................................................. 25 2.3.5 vxWorks 系统中断-2K1000 ...................................................... 37 2.4 驱动设备添加 .................................................................................. 43 2.4.1 DMA 设备驱动添加 .................................................................. 43 2.4.2 串行驱动添加 ........................................................................... 45 2.5 工具 .................................................................................................. 48 2.5.1 Ejtag ............................................................................................ 48 2.5.2 WindDebug(WDB) ..................................................................... 59 2.5.3 Error Detection and Reproting (EDR) ........................................ 74 2.5.4 SPY ............................................................................................. 75 2.5.5 ftpServer 和 ftpcilent 配置及使用 ............................................. 77 2.5.6 常用 Shell 命令 ......................................................................... 80 2.6 常见问题 .......................................................................................... 81 3 资源下载 ...................................................................................................... 87

1 龙芯嵌入式操作系统 1.1 龙芯嵌入式操作系统介绍风河 vxWorks 操作系统是一种嵌入式实时操作系统，具有高实时性、可裁剪性、友好的开发调试环境等特点，它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在对国产自主可控的嵌入式操作系统支持方面，龙芯公司支持并积极配合国内自主嵌入式操作系统研制单位做好龙芯 CPU 与自主嵌入式操作系统的适配优化工作。目前,龙芯平台支持的国产嵌入式操作系统如：锐华系统、道系统、天脉操作系统、天熠操作系统、中兴嵌入式操作系统、神舟嵌入式操作系统等，支持 QT、miniGUI、tilcon 等 GUI 开发环境。基于龙芯平台上述嵌入式系统已在工控、装备等领域得到广泛应用。龙芯公司向用户提供 vxWorks 6.8 为主的 BSP 开发包，BSP 包主要有龙芯 1A、龙芯 1E+1F 、龙芯 2H 、龙芯 2J/2I+AMD5536 、龙芯 2J/2I+1A 、3A＋ AMD780 /2H/7A 和龙芯 2K1000 等。 1.1.1 workbench 开发环境安装 1、安装基础软件,双击风河 workbench 安装软件“setup.exe”。安装过程注意指向 License 文件。 2、按照风河公司的补丁安装文档，安装必要补丁。 3、绑定 MAC 地址，将 License 文件 Serial Number: ******-************ -**********中间部分号码设置为网卡 MAC 地址。 4、办公需要我们将 MAC 地址设置在一个虚拟网卡里。虚拟网卡安装不再详细叙述。 1.1.2 vxWorks 系统结构 vxWorks 操作系统主要有 5 个组成部分，包括板级支持包 BSP、Wind 微内核、网络设备系统、文件系统以及 I/O 系统。vxWorks 的系统架构如图 1-1 所示: 1

龙芯嵌入式操作系统图 1-1 vxWorks 的系统架构图针对 vxWorks 系统架构注释如下： [1] 板级支持包(BSP，Board Support Package) 在 vxWorks 操作系统中，板级支持包为介于底层硬件环境和 vxWorks 之间的软件接口，其主要功能是对各种硬件功能提供统一的软件接口，包括硬件的初始化、中断的产生和处理、硬件时钟和计时器管理、内存地址映射、内存空间大小、实时内核载入等。 [2] 高性能的实时操作系统内核。 vxWorks 的核心是高性能的微内核 Wind。它支持实时任务切换、中断、基于优先级抢占式的任务调度和时间片轮转调度等。Wind 微内核体积小，响应快，减少了系统开销，从而保证了对外部异步事件的实时、稳定可靠的响应。 [3] 网络设备网络设备是一类特殊的设备，它通过多层协议与应用程序交换信息。应用程序采用 Socket 接口作为操作函数集合。 [4] 文件系统文件系统是操作系统实现的重要组成部分。vxWorks 操作系统支持 dosFs、 rawFs、HRFS 和 ROMFS 等多种文件系统。 [5] I/O 系统 vxWorks 提供的 I/O 系统与 ANSI C 兼容，包括符合 POSIX 标准的异步 2

龙芯中科技术有限公司安全应用事业部 I/O 系统以及 Unix 标准的基本 I/O 系统。I/O 系统提供了与设备无关的用户接口。 1.1.3 vxWorks 系统启动流程 vxWorks 的启动流程如图 1-2 和图 1-3 所示。图 1-2 vxWorks 的启动流程 3

龙芯嵌入式操作系统图 1-3 vxWorks 的启动流程-续针对启动过程的注释如下： [1] vxWorks 的入口是 sysALib.s 文件中的 sysInit()函数，该函数由汇编语言完成，主要完成的工作是初始化 CPU，初始化内存，初始化堆栈，禁止 CPU 的所有中断，并跳转到 C 函数 usrInit()中。 [2] usrInit()函数对系统进行最小初始化，包括对内核数据结构进行初始化，以及对系统硬件进行初始化(sysHwInit()函数完成)，最后调用 kernelInit()函数。在 kernelInit()函数中，初始化内存池，启动系统内核，打开系统中断，并且创建系统的第一个任务，任务的入口函数为 usrRoot()函数，之后系统就运行在多任务环境下了。 [3] usrRoot()函数主要完成的工作是初始化 MMU、系统时钟等，并且激活各种内核服务程序。 4

龙芯中科技术有限公司安全应用事业部 [4] sysClkConnect（）函数主要作用是连接系统时钟中断服务程序。 [5] sysHwInit2( )函数主要作用是 sysHwInit( )中未完成的板级的初始化。 1.1.4 worbench 目录结构以 vxWorks 6.8 为例， windRiver workbench 主要的目录文件如表 1-1 所示（以下目录都在 installdir/之后）：目录名称介绍表 1-1 windRiver 主要目录 components 组件目录（包含图形网络等） diab gnu license 风河的编译器 diab 工具链相关的库 gnu 编译工具链的库 gcc 软件 workbench 安装的时候，根据所用的 license 生成的相关 license 文件目录 vxWorks-6.8 主要的 vxWorks6.8 相关的目录 workbench-3.2 可执行文件所在目录，如下： workspace workbench-3.2\wrwb\platform\x86-win32\eclipse\wrwb-x86-win32.exe 工程所在的目录，包括建的工程和新生成的内核二进制 1、components 目录 • components\windml-5.3：windml 图形目录。 • components\obj windml：编译生成的图形库。 • components\ip_net2-6.8：ipnet 网络库。 2、vxWorks-6.8 目录 • vxWorks-6.8\target\config：板级支持包 BSP 及其相关配置所在目录。 • vxWorks-6.8\target\config\comps\vxWorks：内核配置的组件对应的 cdf 文件目录。 • vxWorks-6.8\target\config\lx2g_mipsi64le：板级支持包 BSP 文件目录。 • vxWorks-6.8\target\h：各个驱动相关头文件、数学库头文件所在目录。 • vxWorks-6.8\target\lib\mips：单核 BSP 编译内核镜像时调用的 MIPSI64 库所在的目录。（龙芯 CPU 是 mips 架构只需关注 mips 文件夹下的文件）。 • vxWorks-6.8\target\lib_smp\mips：多核 BSP 编译内核镜像时调用的 MIPSI64 所在的目录（由于我们的 CPU 是 mips 架构我们只关心 mips 文件夹下的文件）。 5

龙芯嵌入式操作系统 • vxWorks-6.8\target\src：各个驱动文件、数学库文件所在目录。 3、workbench-3.2 workbench 的可执行文件所在目录，如 workbench-3.2\wrwb\platform\x86-win32\ eclipse\wrwb-x86-win32.exe。 4、workspace 这是新建工程所在的目录，工程配置文件以及内核镜像都在里面。 1.2 龙芯 vxWorks 二维、三维图形 vxWorks 解决方案：针对龙芯 2K1000 和 3A＋780/2H/7A 等硬件平台,提供 PMON、以 vxWorks6.8 为主的 BSP 开发包、Qt4.8.7 龙芯优化版、WindML 图形库以及二维显卡驱动模块等软硬件系统解决方案，支持 AMD HD3000、 HD4690 和 E6465、龙芯 2H/2K/7A 集成显卡等显卡设备，可应用于各类嵌入式二维图形系统，如图 1-4 所示。图 1-4 二维显卡驱动模块图中所示“Xlib 后端”是传统 Linux 下的图形架构，存在系统架构复杂、软件栈层次过多，影响系统启动速度及文件系统精简性；“直接二维加速后端” 是龙芯公司针对嵌入式平台特点新增加的二维图形加速后端，采用 Qt+直接硬件加速接口的架构，使得 Qt 可直接使用显卡硬件加速接口，从而精简掉复杂的 XServer 图形架构，同时还可获得显卡硬件加速特性；“FB 后端”即为纯软件的图形绘制系统后端，没有显卡硬件加速支持；“DirectFB 后端”是传统的以 DirectFB 图形库为核心的图形架构，存在着与 XServer 类似的架构复杂等弊端； 6

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