利用XPS工具快速生成Virtex FPGA的板支持包

具有嵌入式处理器的 平台 FPGA 为您提供前所未有的灵活性、集成度和高性能。目前，在单个可编程逻辑设备中开发极其复杂且高度定制化的嵌入式系统已成为可能。

随着芯片性能的不断增加，如何使设计方法始终高效、多产，成为人们面临的主要挑战。嵌入式系统开发的关键活动之一是开发板支持包 (BSP)。利用 BSP，可以使嵌入式软件应用程序成功地初始化，并与连接到处理器的硬件资源进行通信。典型的 BSP 组件包括引导代码、设备驱动程序代码和初始化代码。

创建 BSP 是一个冗长而繁复的过程，并且在微处理器复合体（处理器和相关的外设）每次有所变更时都得再次进行。对 FPGA 而言，迅速的设计循环加上平台的灵活性，会使得管理 BSP 的任务更为艰巨（图 1）。这一情况迫使人们寻找更有效地管理 BSP 的方法。

本文将描述 Xilinx 提供的一种创新解决方案，它可以简化 RTOS BSP 的创建和管理。我们选择了 WindRiver VxWorks 流程来阐明这一概念，但其蕴含的技术是通用的，同样适用于支持 Xilinx® 处理器的所有其他操作系统解决方案。

图 2 – 设置选择嵌入式操作系统

图 3 – 配置具体操作系统的参数

图 4 – 生成的 BSP 目录结构

通过 Platform Studio 生成的 Tornado BSP 具有一个 Makefile 文件，如果希望使用 Diab 编译器而不是 Gnu 编译器，可在命令行修改此文件。

Tornado BSP 完全独立，并可以传输到其他目录位置，如 BSP 的标准 Tornado 安装目录：target/config。

定制 BSP 详细信息

由 XPS 生成的用于 VxWorks 的 BSP 与大多数其他 Tornado BSP 相似，只是 Xilinx 设备驱动程序代码的位置有所不同。与 Tornado 相关的现成的设备驱动程序代码通常位于 Tornado 分布目录的 target/src/drv 目录中，而由 Platform Studio 自动生成的 BSP 的设备驱动器代码位于 BSP 目录本身中。

图 5 – Tornado 2.x 项目：VxWorks 标签

基于 FPGA 的嵌入系统之动态特性是造成此微小差别的原因。因为基于 FPGA 的嵌入系统可以用新的或更改后的 IP 重新编程，设备驱动程序可以改变，因此就需要对设备驱动程序源文件进行更为动态的放置。表 4 为自动生成的 BSP 的目录树。Xilinx 设备驱动程序放置在 BSP 子目录 ppc405_0_drv_csp/xsrc 中。

Xilinx 设备驱动程序在 C 盘中执行并分布在数个源文件中，这点不同于传统的、通常由单个 C header 和执行文件组成的 VxWorks 驱动程序。此外，对于设备驱动程序，既有独立于操作系统的执行，又有可选的依赖于操作系统的执行。

驱动程序的操作系统独立部分应同任何操作系统或处理器一起使用。它提供了一种应用程序接口 (API)，能提取基础硬件的功能。驱动程序的操作系统附属部分对驱动程序进行调整，使其得以在 VxWorks 之类的操作系统下使用。例子有串行端口使用的 Serial IO 驱动程序和以太网控制器使用的 END 驱动程序。只有能被紧密集成到标准操作系统接口的驱动程序才要求操作系统附属驱动程序。

Xilinx 驱动程序源文件加入 VxWorks 映像构件的方式同其他 BSP 文件加入的方式相同。针对每个驱动程序，在 BSP 目录中都有一个名为 ppc405_0_drv_<driver_version>.c 的文件。此文件包括针对给定设备的驱动程序源文件 (*.c)，并自动由 BSP makefile 编译。

该过程与 VxWorks sysLib.c 针对 Wind River-supplied 驱动程序纳入源文件的过程相似。Xilinx 驱动程序文件不像其余驱动程序一样单纯纳入 sysLib.c 的原因，在于命名空间的冲突和可维护性问题。如果所有的 Xilinx 驱动程序文件都是单个编译单元的一部分，那么静态功能和数据就不再处于保密状态了。这会对设备驱动程序产生限制，也会抵消其操作系统独立性。

表 6 – Tornado 2.x 项目：文件标签 与 Tornado IDE 集成 自动生成的 BSP 被集成到 Tornado IDE（项目设备）。BSP 可从命令行使用 Tornado make 工具编译，或从 Tornado Project 编译。生成 BSP 后，只需在命令行键入 make vxWorks 来编译可启动的 RAM 映像。这是假定此前已设置了 Tornado 环境（此设置可以在 Windows 操作平台上在命令行使用 host/x86-win32/bin/torVars.bat 来完成）。如果您使用的是 Tornado Project 设备，可以在新生成的 BSP 的基础上创建一个项目，然后使用通过 IDE 提供的构件环境编译此 BSP。 Tornado 2.2.x 不仅支持 gnu 编译器，还支持 diab 编译器。Platform Studio 创建的 Tornado BSP 有一个 makefile，如果您想使用 diab 编译器而不是 gnu 编译器，则可以在命令行修改此 makefile。寻找称为"工具"的生成变量，将值设置到"diab"而不是"gnu"。如果使用 Tornado Project 工具，项目最初创建时，可选择所需的编译器。 文件 50ppc405_0.cdf 位于 BSP 目录下，并在创建 BSP 的过程中加以更改。此文件将设备驱动程序融入了 Tornado IDE 菜单系统。驱动程序在"硬件 > 外围设备"子文件夹处与 BSP 结合在一起。在其下面是单独的设备驱动程序文件夹。图 5 显示一个带有 Xilinx 设备驱动程序的菜单。 Tornado Project Facility 的"文件"标签也会显示用来将 Xilinx 设备驱动程序与 Tornado 构建过程结合在一起的文件数量。这些文件由 Platform Studio 自动创建，您只需要知道其存在就行了。图 6 显示一个驱动程序构建文件的示例。 一些常用设备与操作系统紧密结合，而其他设备可通过直接使用设备驱动程序从应用程序上访问。与 VxWorks 紧密结合的设备驱动程序包括：