VxWorks6.9初始化流程介绍

Posted 2023-02-26 布列瑟农的秋天

一、系统框架

在讲初始化流程之前，我们先了解下VxWorks的三种映像类型。要搞清楚映像结构，需要先了解下VxWorks的内存空间分配。所以我们先从框架入手。

1. 框架图

2. 内存空间分配

 

二、内核映像

根据应用场合不同，vxworks映像可以分成三类：可加载的映像、基于ROM的映像和驻留ROM映像。

1. 可加载的映像

在RAM中运行，不包含搬移程序，需要借助一些外部程序如BootROM才能加载到RAM的低端RAM_LOW_ADRS地址处。

目标板上电后，由烧录在BootROM中的起始引导程序Bootstrap将ROM引导程序拷贝到RAM的高端地址RAM_HIGH_ADRS处，

并跳转至该地址执行ROM引导程序，将指定的主机目录下的可加载的vxworks映像下载到目标板的RAM地址RAM_LOW_ADRS

处，并跳转到此处执行。

 

2. 基于ROM的映像（包括压缩和未压缩）

将Image直接烧入ROM，执行时将Image拷入RAM中执行。

基于ROM的压缩的映像，主要是为了节约存储空间，在从ROM拷贝到RAM的过程中需要解压缩，因此与未压缩的映像相比，它

的引导过程相对较慢，但两者在RAM中的运行速度是一样的。

 

3. 驻留ROM的映像

目标板上电后，首先运行BootROM中的引导搬移程序，但仅将映像的数据段和BSS段拷贝到RAM地址RAM_LOW_ADRS处，映

像的代码段仍旧留在ROM中（与前两种映像的区别），从ROM中开始执行。

优点是具有最快的引导速度，占用最少的RAM空间，适用于RAM空间有限的目标板。但由于该映像在ROM中运行，运行速度在

三种映像中是最慢的。

 

4. 映像的内存分布结构

BSS段：BSS段（bss segment）通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。

数据段：数据段（data segment）通常是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。数据段属于静态内存分配。

代码段：代码段（code segment/text segment）通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读。在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，如字符串常量等。

堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张和收缩。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被删除。

栈（stack）：栈又称堆栈，是用户存放程序临时创建的局部变量。除此之外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进后出特点，所以栈特别方便用来保存、恢复调用现场。

 

5. P2020的实际内存空间分布

 

三、VxWorks初始化流程

1. 目标板上电，bootstrap在片内执行

romInit.s: romInit()

设置机器状态字及其他硬件相关寄存器，关闭中断，禁止程序和数据cache，初始化内存，并设置堆栈指针。

bootInit.c：romStart()

romStart的主要作用是将ROM中的程序搬移到RAM中，包括引导程序和内核映像，然后清理内存。

如果是基于ROM的压缩代码，则需要先解压，然后拷贝到内存地址，接着从RAM_HIGH_ADRS这个地址开始执行。

如果是驻留ROM的代码，则只是将数据段拷贝到内存中，然后在片内执行usrInit函数。如果是基于ROM的未压缩代码，则执行入口是usrInit。

2. 在RAM中执行引导程序

usrConfig.c: usrInit()

设置cache工作模式，板级硬件初始化，调用sysHwInit(),usrKernelInit(),KernekInit()，初始化Win内核，产生根任务usrRoot()。

 

usrConfig.c: usrRoot()

初始化内存，系统时钟，I/O系统，标准输入输出，异常处理，外围设备初始化，产生任务bootApp()。

 

bootApp.c: bootApp()

启动一个bootAppTask，并设置Task优先级为60，option为0，Stack Size为10K。

 

bootApp.c: bootAppTask ()

执行bootShellAutobootFunc, 接着执行autoboot，判断是否为自动启动。

 

bootAppShell.c: autoboot()

延迟7S，以默认参数启动，若等待超时，执行bootLoad()，加载vxworks映像，并转向它进行重启；

若用户按键中断，执行bootAppShell (),启动命令用于配置vxworks启动参数，用户输入@，则进入bootLoad()。

 

bootApp.c: bootLoad()

加载VxWorks映像文件到内存，设置启动参数。我们现在使用的是bootFtpLoad。

 

3. 在RAM中执行内核映像

sysALib.s: sysInit()

锁住中断，关闭cache（如果使用了），初始化处理器的寄存器（包括C堆栈指针）至缺省值。最后会跳转到usrInit函数执行。

prjConfig.c: usrInit()

调用sysStart() 对bss清零，调用cacheLibInit()设置cache工作模式，调用excVecInit()，初始化所有系统和缺省中断向量，调用sysHwInit()对板级硬件初始化；调用usrKernelInit()初始化win内核。

 

usrKernel.c: usrKernelInit ()

调用taskLibInit()初始化Task库，计算内存池结束地址memPoolEndAdrs，设置内核初始化参数_KERNEL_INIT_PARAMS   kIP，最后调用kernelInit(KIP)。

kernelLib.c: kernelInit ()

初始化并启动内核，从内存池顶部创建根堆栈和TCB，最后创建Root Task用于执行usrRoot的初始化。

prjConfig.c: usrRoot()

初始化内存，系统时钟，I/O系统，标准输入输出，异常处理，添加用户应用程序。

 

usrAppInit.c: usrAppInit

在usrRoot函数最后会执行usrAppInit，从此处跳到用户代码处执行。

 

4. 完整的初始化流程图

 

至此，VxWorks6.9完整的初始化流程讲解完毕。网上有很多讲VxWorks初始化的文章，但是比较老，有的还是基于5.x版本讲的，已经过时。本文是我基于P2020硬件平台，运行Vxworks6.9版本实际调试分析出来的结果。每个接口是否调用到，我亲自编译运行验证过，可供大家调试Vxworks6.9时进行参考。