QNX实时操作系统学习笔记之嵌入式系统.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateQNX实时操作系统学习笔记之嵌入式系统QNX实时操作系统学习笔记之嵌入式系统QNX实时操作系统学习笔记之嵌入式系统(一)(2011-03-21 08:31:28) 转载一、开发嵌入式系统概述1.简介本节将从整体的角度来介绍开发一个完整的基于Neutrino嵌入式系统的步骤,首先,将会看运行一个Neutrino系统所需要的部件。接下来会看这些部件和他们如何操作,最后,将
2、会学习配置某些部分时要完成的步骤。从软件的角度,当系统启动时下列流程将会发生:(1)处理器开始从复位向量执行代码。初始化程序装载(IPL)会将OS镜像装载并传递控制到镜像中的startup程序。(2)startup程序配置系统并传送控制到neutrino 微内核和进程管理器(procnto)。(3)procnto模块装载附加的驱动和应用程序。2.IPL的角色软件执行的第一步便是装载OS镜像。这是由IPL来完成的。IPL的初始化工作是以最简的方式配置硬件来产生一个允许startup,进而是neutrino微内核程序执行的环境。特别地,这个工作至少包含以下几步:(1)从复位向量开始执行;(2)配置
3、存储控制器,这可能会包含配置芯片选择和(或)PCI控制器(Peripheral Component Interconnect,一种由英特尔(Intel)公司1991年推出的用于定义局部总线的标准)。(3)配置时钟。(4)设置一个堆栈来允许IPL库执行OS认证和启动(镜像下载、扫描、启动、jump)3.IPL的热启动和冷启动IPL有两种类型:热启动和冷启动。热启动IPL是由ROM监视器或BIOS激活,硬件和处理器配置的某些部分已经被启动。另一方面,冷启动IPL则是在任何部分都没有被配置或初始化CPU和硬件刚刚被复位。一般来说,在热启动中需要完成的工作都是在冷启动IPL中的子集。在最后我们将讨论I
4、PL的责任,并描述在镜像的第一个部件启动前全部就绪的状态。根据目标的设计,要完成的步骤可能从0(例如,在一个带有ROM监视器或BIOS的标准平台上运行,并且已经通过disk或network boot完成了IPL热启动;引导ROM已经完成了下面描述的工作)到很多步(例如,一个不带有firmware泛指直接控制硬件的软件,也指固化在硬件中用来控制硬件的软件,比如BIOS的嵌入式系统,镜像是在一个特定的硬件中存储)。最后的状态(镜像的第一个部件开始运行前)具有以下的特性:(1)存储控制器已经配置为允许系统中的存储进入。(2)最基本的硬件配置已经完成(例如,芯片选择EPROM的信息已经被程序化)(3)
5、整个镜像已经被放在线性可寻址的存储空间。(4)镜像的第一部分,startup,现在应该在RAM中(注意到startup代码相对很小,当startup代码完成后RAM区域将被重新声明)不管是IPL或BIOS/ROM监控器代码都负责将镜像传送到线性可寻址存储空间。OS镜像必须以一种IPL或ROM监视器代码能够理解的方式开发,以使它能知道该把镜像放在哪里,镜像装载之后应该把控制送到什么地址。例如,一个IBM PC BIOS系统通常装载一个原始的二进制,然后跳转到第一个地址。其他的系统可能接受ELF格式【 Executable and Linkable Format,可执行连接格式,是UNIX系统实验
6、室(USL)作为应用程序二进制接口(Application Binary Interface,ABI)而开发和发布的。扩展名为elf。】的镜像,用ELF头文件信息来决定镜像和启动地址放置的位置。参考你的硬件资料确定IPL可以接受的镜像格式。一旦IPL已经装载了镜像,整个镜像已经处于线性可寻址存储空间,控制也被传送到startup程序。此时,IPL已经完成了使命。4.startup程序的角色:软件执行的第二步是配置处理器和硬件,检测系统资源,启动OS。这些是由startup程序完成的。当IPL完成了基本的最小配置,使系统到一个startup程序可以运行的状态,startup程序的任务是结束配置。
7、如果IPL检测到不同的资源,它可能与startup程序交流这个信息(这样它就不会重复检测相同的资源)。为了使neutrino能够尽量可配置,我们已经使startup程序可以编写基本定时器、中断控制器、缓存控制器等等程序。它也可以提供kernel callouts,它们是内核可以调用来执行硬件具体化功能的代码片段。例如,当一个硬件中断被激发,代码的一些片段必须决定中断源,而另一些代码片段则必须能清除中断源。注意到startup程序不会配置串口波特率之类的东西。它也不会初始化标准周边设备,例如以太网控制器或EIDE硬件disk控制器这些都留给驱动稍后启动以后来完成。一旦startup代码初始化了系
8、统,并把系统信息放在系统页(一个内核稍后会查看的专用的存储片)后,startup代码负责将控制传送到neutrino内核和过程管理器,它们将完成最后的装载步骤。5.startup的责任:看一下startup代码的完整的任务和流程:(1)复制并解压镜像,如果必要的话。如果镜像不在RAM中的最终目的地址,startup代码就将它复制到那。如果镜像没有被解压,startup代码会自动解压。(2)配置硬件。这儿的主要任务是启动能够决定系统配置的最小配置,然后执行系统配置。(3)决定系统的配置。根据嵌入式系统的特性,可能希望动态地决定startup中的配置,或者(万一是一个深度的嵌入式系统)仅仅是har
9、dcode【指将可变变量用一个固定值来代替的方法】配置信息。抛开信息源不管,startup代码的配置部分需要储存这个信息到一个定义好的数据结构中,之后,当OS启动时会查看它们。所谓系统页区域,这些数据结构包含以下信息:存储配置、硬件设备配置、处理器类型、时间。确定callouts:为了使neutrino内核更加轻便(不仅是对不同的处理器,也是对这些处理器不同的硬件配置),一些callouts必须由startup代码提供。不是所有的callouts都要求你写代码。以下的callouts函数的类由neutrino提供:debug接口、clock/timer接口、中断控制器接口、缓冲控制器接口、电源
10、管理器、miscellaneous(多种多样的,混杂的)。(4)启动内核。startup的最后一步是启动操作系统。startup库:QNX支持的处理器和开发板在bsp_working_dir/src/hardware/startup/boards中找到,或者是QNX文档、BSP文档,如果使用QNX支持的处理器,将会省掉大量的代码编写工作。如果没有标准的嵌入式系统,可以找到最接近的资源,clone合适的功能。6.Neutrino的角色:软件执行的第三步是启动你想要运行的任何可执行程序。OS通过读取和处理存在startup脚本中的信息来完成这个工作,这些信息是在镜像中保存的一系列命令。基本上,OS
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