基于VxWorks实时嵌入式PLC设计

　　通信处理模块(CPM)具有更强大的通信处理能力，拥有独立的简单指令集通信处理器(RISC)，能够完成低层次任务以及DMA 控制，使得PowerPC 内核能够空闲出来处理高层次的实时任务，从而降低了系统频率，减少功耗。

　　内嵌的 FEC 模块与IEEE 802.3 兼容，支持10-和100-Mbps 连接。不仅完成了以太网协议中的MAC 控制功能，并且使用了突发传送DMA，从而减少了系统总线的负荷。而FEC内部接的收和发送FIFO 通过将所有的冲突碰撞局部化到FEC 内部而进一步减轻总线的负荷。FEC 采用独立的发送缓存描述符和接收缓存描述符来完成具体的收发存取。可支持Modbus，CAN，EIP 等现场总线的应用。

　　4、BSP 的改造

　　BSP 即Board Support Package，通常指针对具体的硬件平台，用户所编写的启动代码和部分设备驱动程序的集合。BSP 是一个VxWorks 内核运行的基础。

　　4.1 BSP 与VxWorks 的层次关系

　　在 VxWorks 中，将BSP 简单描述成介于底层硬件环境和VxWorks 之间的一个软件接口。它的主要功能是系统加电后初始化目标硬件，初始化OS，及提供部分硬件的驱动程序如时钟、中断、串口驱动等。其与内核、驱动程序及应用程序之间的关系如图4：

　　如图可见 BSP 为上层软件与底层硬件之间进行交互的桥梁，为上层提供统一接口。BSP中包括的驱动程序与具体的硬件相关，在移植到不同的硬件系统的时候，要修改相关的驱动。

　　4.2 VxWorks BSP 的特点

　　在众多的商用嵌入式实时操作系统中，VxWorks 是使用极为广泛的一种操作系统，它实时性强，占用空间小，提供丰富的网络协议，有众多的调试手段。

　　VxWorks 的BSP 可以按功能分为两大部分。

　　1)目标系统的系统引导部分：主要是目标系统启动时的硬件初始化，在目标系统上电后开始执行，主要是配置处理器的工作状态，初始化系统的内存等，这部分的程序一般只在系统引导时执行，为操作系统运行提供硬件环境。

　　2)目标系统的设备驱动程序：主要是驱动目标系统配置的各种设备，包括字符型设备、块存储设备、网络设备等，这些设备驱动程序完成对硬件的配置，操作系统通过设备驱动程序来访问硬件，从而完成读取数据和外界的交互等。

　　在实际应用中，为了获得更好的稳定性和执行效率，许多设备驱动程序会直接和应用程序捆绑在一起，而不是由操作系统来管理。

　　4.3 BSP 的设计与修改

　　WRS 提供了大量预制的，支持许多商业主版或*估板的BSP，减少了开发时间。

　　宏观来看，BSP 包括两部分：

　　初始化部分：CPU 初始化;目标板初始化;操作系统的初始化。

　　驱动程序部分：一般要包括时钟、中断、串口驱动。

　　具体来看，BSP 包括源文件、头文件、派生文件。主要需要修改VxWorks 源码中的以下目录中：

　　/target/config/all

　　几个重要文件的功用如下：

　　1)bootConfig.c：引导ROM 映像的主要初始化和控制文件。

　　2)bootInit.c：引导ROM 映像的第二阶段的初始化代码。实现romStart 函数--romInit.s中的romInit()函数执行完后跳转到romStart()，执行解压缩，代码/数据段从rom 拷到ram。

　　3)usrConfig.c：VxWorks 映像的主要初始化代码。

　　/target/config/comps/vxworks：实时内核基本模块描述(cdf)文件。

　　/target/config/comps/src：实时内核模块配置文件。供usrconfig.c 使用。

　　/target/config/bspname 该目录下的文件就是要编写的BSP 文件。

　　由于 BSP 系统开发的硬件相关性和处理器系列的多样性，不可能有一种通用的程序或方法来解决每一种处理器的BSP 问题，所以必须具体问题具体分析，不断实践，才能使程序运行达到比较高的效率。

　　5、总结与展望

　　嵌入式系统已经成为历史发展的必然，其极佳的可扩展性，对多种硬件的支持，同时能够提高PLC 的运行速度和可靠性，并且支持多任务的控制策略，对PLC 的性能有了很大的提高。新型的基于VxWorks 的嵌入式实时PLC 具有很高的性能价格比，具有市场竞争优势，有助于我国PLC 企业发展本国市场，发展自主产业的PLC。