VxWorks系统的映像及其装载过程解析

　　VxWorks是一款优秀的嵌入式实时多任务操作系统，以良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据了重要的一席之地，受到越来越多的用户的青睐。但是作为初学者而言，VxWorks提供了众多的程序映像类型，在开发过程中十分容易让人感到困惑，而且相关的参考资料对这个问题的描述也不集中，因此，本文拟对VxWorks的几种映像作详细的分析。

1 系统映像
　　VxWorks的映像主要包括两大类，一类是BootRom类型，一类是VxWorks类型。
　　(1)BootRom类型
　　BootRom类型映像是一个最小化、专用的VxWorks引导映像，实现最少的系统初始化，主要用于启动装载VxWorks映像，其功能类似于PC机的BIOS。BootRom运行时也建立起多任务环境，包括usrRoot任务、网络任务、TFFS任务和FTP任务等。引导映像在运行时，可能在 ROM/Flash中执行(例如ROM驻留型引导映像)，也可能在RAM 中执行。在系统中其对应的编译规则文件是rules.bsp。
　　 BootRom类型分为三种：BootRom_res、BootRom_uncmp和BootRom。第一种是一直运行在rom 中的映象，只把data段拷贝到ram 里面；第二种是非压缩方式的映象，data段和text段都要拷贝到ram里面，并在ram里面运行；第三种是压缩方式的映象，生成的时候编译器会把除掉 romlnit.s和bootInit.c之外的目标文件压缩并“汇编”成一个bootrom.Z.s，最后和romInit.o， bootInit.o，version.o进行链接，生成bootrom映像。所以它也是要全部拷贝到ram 中，并必须要进行解压缩的工作。而这些工作基本上都是在bootInit.c中进行的。
　　(2)VxWorks类型
　　VxWorks类型映像是系统的主映像，也即是系统最终要运行的映像。该映像在运行时至少有一部分(如：数据段和BSS段)需要在RAM中运行。在系统中其对应的编译规则文件是rules.vxWorks。
VxWorks类型映像分为四种：VxWorks、VxWorks_rom、VxWorks_romResident和VxWorks_romCompress。如表1。

　　表1 VxWorks类型映像

　

文件名	说明
VxWorks	RAM运行的VxWorks映像
VxWorks_rom	ROM 自动RAM 运行的VxWorks映像，不需要BootRom辅助
VxWorks_romCompress	VxWorks_rom 的压缩形式
VxWorks_romResiden	ROM启动ROM运行的VxWorks映像，不需要BootRom辅助

　　(3)BootRom 类型映像和VxWorks类型映像的联系与区别
　　对于没有自启动功能的 VxWorks类型映像(例如：VxWorks型)，在映像运行前就需要一段程序将该映像拷贝到RAM 中运行，而BootRom类型映像在此时就扮演了这种“搬运工”的角色，当VxWorks系统下载完毕，BootRom的任务也就完成了。二者在系统初始化的时候，所做的功能基本相同，但是区别在于BootRom 类型映像调用bootConfig.c，而VxWorks类型映像调用usrConfig.c。

2 映像装载过程
　　(1)VxWorks_romCompress和VxWorks_rom(如图1)
　　　　　　　　　

　　将不包含VxWorks二进制映像的引导程序data段复制到RAM 中的RAM_HIGH_ADRS。
　　冷启动后，将从LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS+RESER-VED的内存地址到RAM_HIGH_ADRS-STACK_SAVE的内存地址清零。将从引导程序bss段末端到LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS+LOCAL_MEM_SIZE-USER_RESERVED_MEM的内存也清零。
　　拷贝VxWorks时，VxWorks_rom 类型映像直接拷贝到以RAM_LOW_ADRS为开始的RAM 中，而VxWorks_rom-Compress类型的映像将压缩的VxWorks解压到以RAM_LOW_ADRS为开始的RAM 中。
　　跳到位于RAM_LOW_ADRS地址的解压的VxWorks的入口点，引导代码和堆栈空间将被覆盖。
　　(2)VxWorks_romResident(如图2)
　　　　　　　　　　　　
　　该映像包含引导代码，在重启时清空RAM，引导代码只将data段拷贝到RAM 中的RAM_LOW_ADRS处。而系统的运行是在ROM 中进行的。
　　相对其他映像，这种映像启动速度快，需要的RAM 空间少，但是运行速度慢。
　　(3)VxWorks

　　该映像本身不包含引导程序，需要一个独立的引导程序从本地存储器或者经由网络获取该映像，然后将其下载到RAM中的RAM_LOW_LADRS处运行。这个独立的引导程序就是上文提到的BootRom 类型映像，它可以分为BootRom_res、BootRom_uncmp和BootRom三种。在开发过程中，独立的引导程序需要使用传统的BSP机制来配置和构建。
图3所示是压缩型的引导程序映像BootRom的标准启动流程，而BootRom_uncmp是非压缩型的引导程序映像，BootRom_res是常驻ROM 型的引导程序映像。
　　　　　　　　　　
　　对BootRom型的引导映像来说，启动过程稍微复杂点。它包括压缩部分跟非压缩部分，这个无压缩的部分就是romInit.s+ BootInit.c，称为Bootstrap。一上电时，Bootstrap就在Flash/ROM中执行，入口点就是romInit.s的第一条语句。Bootstrap首先把自己拷贝到RAM_LOW_ADRS (因为此时还没有加载VxWorks主映像，所以先借用一下)，然后解压缩自身到RAM_HIGH_ADRS。然后跳到RAM_HIGH_ADRS运行引导程序。引导代码执行后，把VxWorks映像装入到起始地址为RAM_LOW_ ADRS的RAM 中(覆盖掉了先前拷贝的bootstrap程序)，然后跳转到VxWorks映像装入点运行。
　　对BootRom_uncmp来说，过程与BootRom 相似，只不过一开始就把自身拷贝到RAM_HIGH_ADRS地址上运行，省去了解压缩的过程。
　　对BootRom_res类型映像来说，仅仅将它的数据段拷贝到RAM_HIGH_ADRS位置。然后在Flash/ROM中运行引导程序。其余过程同上。
　　采用独立引导程序的VxWorks系统，不但可以通过本地存储器(如硬盘)获取VxWorks主映像，还可以通过网络获取。图4所示就是这个过程。被下载的VxWorks主映像位于RAM中的RAM_LOW_ADRS处，映像的顶端叫FREE_RAM_ADRS。下载完VxWorks后，引导程序跳到下载映像的sysInit()入口点处(位于RAM_LOW_ADRS)。从这以后，引导程序就完成了它的工作。
　　　　　　　　　　　
3 结束语
　　总之，VxWorks系统包括多种不同的映像，各自之间的差别造成装载过程的不同，正确的理解这些差异，灵活地使用这些映像，将给开发者带来事半功倍的效果。