基于PowerPC的自環(huán)通信系統(tǒng)的BSP設計

1、    基于PowerPC的自環(huán)通信系統(tǒng)的BSP設計        常耀斌，鄧中亮 時間:2008年03月26日     字 體: 大 中 小        關鍵詞:<"cblue" " target='_blank'>描述符<"cblue" " target=&#

2、39;_blank'>串口通信<"cblue" " target='_blank'>接收數(shù)據(jù)<"cblue" " target='_blank'>設備上<"cblue" " target='_blank'>最大            摘要： 針對PowerPC在高速信號和大量數(shù)據(jù)處理中的應用

3、優(yōu)勢，在PowerPC860板的通信處理模塊CPM的SCC3<"cblue" " title="設備上">設備上開發(fā)了板級支持包BSP，使<"cblue" " title="串口通信">串口通信通道SCC3端口實現(xiàn)了HDLC協(xié)議的自環(huán)方式通信，通過SCC3端口發(fā)送數(shù)據(jù)或文件，將接收到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到PC仿真終端顯示。關鍵詞： BSP設計 驅動程序 緩存區(qū) 緩存區(qū)描述符?嵌入式系統(tǒng)是一種對可靠性和實時性要求較高的專用計算機系統(tǒng)。PowerPC860能夠提供良好的編程、編

4、譯、系統(tǒng)配置和調試環(huán)境，同時能在底層實現(xiàn)模塊化和屏蔽化。VxWorks是32位的實時操作系統(tǒng)，支持32位以上的嵌入式處理器，如MIPS、ARM、PowerPC系列等。在VxWorks的開發(fā)環(huán)境Tornado中已集成了很多基于ARM和PowerPC系列的驅動模塊，如網(wǎng)卡設備驅動、串口通信驅動、塊設備驅動等。在Tornado系統(tǒng)中，已在串口通信通道SCC3設備上開發(fā)了基于UART協(xié)議的板級支持BSP。但由于UART協(xié)議沒有數(shù)據(jù)差錯校驗處理，所以不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。本文基于HDLC協(xié)議，提出了通過SCC3端口發(fā)送和<"cblue" " title="

5、接收數(shù)據(jù)">接收數(shù)據(jù)，其中SCC3的接收緩沖區(qū)不但包括發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)內容，還包括16位或32位的CRC差錯校驗,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高可靠性和實時性傳輸。PowerPC860的板級支持包BSP的設計是實現(xiàn)SCC自環(huán)通信系統(tǒng)開發(fā)及移植的重點，BSP 主要完成VxWorks 對專用目標板的支持。由于對硬件系統(tǒng)緊湊性和操作系統(tǒng)處理性能的要求，本BSP設計是在SCC3端口上采用NMSI方式實現(xiàn)的自環(huán)通信。1 系統(tǒng)的BSP初始化方法PowerPC860由其內核、系統(tǒng)接口單元和通信處理模塊CPM三部分組成。其中通信處理模塊可以在不同的設備上發(fā)送和接收信息，還可以在CPM的串口通信通道SCC上實現(xiàn)

6、不同協(xié)議的傳輸。一個BSP 包括硬件初始化、中斷處理和產生、硬件時鐘管理、本地和總線內存空間映射,同時也包含定制VxWorks 映像。目標板初始化和驅動程序設計是SCC3端口實現(xiàn)HDLC協(xié)議自環(huán)方式通信的關鍵和難點。通常，BSP提供的功能有：初始化（CPU初始化、目標板初始化、內核初始化）和驅動程序支持。驅動程序負責硬件設備的初始化，并與設備交互實現(xiàn)系統(tǒng)對設備功能的調用。本文提出的BSP設計特點是基于HDLC模式對SCC3通道初始化以及存儲區(qū)的初始化配置，并采用中斷控制提高數(shù)據(jù)傳輸效率。該BSP能夠提供標準接口，包括設備初始化、設備的啟動和停止、設備狀態(tài)查詢、中斷和查詢方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從

7、而實現(xiàn)底層模塊化及提高數(shù)據(jù)處理效率。1.1 對自環(huán)通信的SCC3初始化的硬件設計配置發(fā)送與接收所用的波特率發(fā)生器，將SCC3的收發(fā)時鐘分別配置成內部時鐘和外部時鐘；將SCC3配置成NMSI模式，初始化SDCR寄存器。在函數(shù)sccIoctl中，模式為16位CRC寄存器的設置如下：sccIoctl(SCC_CHAN*pChan，int com，int arg)if(arg=CRC16_MODE) pChan->hdlc.pSccReg->psmr&=0x0800；pChan->hdlc.pScc->c_mask=CRC16_MASK；pChan->hdlc.p

8、Scc->c_pres=CRC16_PRES；return (status)；1.2 對初始化SCC3的軟件設計SCC3的初始化包括參數(shù)RAM和收發(fā)緩沖區(qū)<"cblue" " title="描述符">描述符BD的初始化。IMMR寄存器的值是內存基址，其中內存包括寄存器基址和收發(fā)緩沖區(qū)描述符BD等。設置Rx和TxBD表的基址相對于雙端口RAM的偏移量；設置Rx和Tx的函數(shù)代碼；在MRBLR中設置接收緩存的<"cblue" " title="最大">最大空間；設置收發(fā)緩

9、沖區(qū)描述符BD表基址相對于IMMR寄存器中值的偏移量。收發(fā)緩沖區(qū)描述符BD對Buffer結構進行描述，包括對Buffer的狀態(tài)statusMode(即是否為空)、長度dataLength和指針dataPointer的描述。收發(fā)緩沖區(qū)描述符BD初始化過程如下(其中MAX_RXBD_NUM為最大接收緩沖區(qū)描述符BD數(shù)，MAX_BUF_SIZE為最大接收Buffer數(shù)目)：static void InitBDs(void)int i=0；/*pRxBuffer是Buffer的首地址*/for (i=0；i<MAX_RXBD_NUM；I+)RecvBDi->statusMode=0x000

10、0；RecvBDi->statusMode|=(BD_RX_EMPTY_BIT)；RecvBDi->dataLength=0；RecvBDi->dataPointer=(u_char*)(pRxBuffer+i*MAX_BUF_SIZE)；2 自環(huán)方式通信系統(tǒng)的驅動設計由于系統(tǒng)在自環(huán)通信方式下工作，所以SCC3的參數(shù)RAM、收發(fā)緩存區(qū)描述符等的內存地址設計、UART協(xié)議和HDLC協(xié)議的驅動設計方法、自環(huán)通信和多通道通信方式設計將發(fā)生根本變化。因此系統(tǒng)設備驅動程序需編寫具有相應特點的設備函數(shù)。(1)接收函數(shù)sccPollInput()的設計。正式讀入數(shù)據(jù)前，必須先檢測幀開始標志

11、，并匹配地址，然后決定是否進入接收狀態(tài)。進入接收狀態(tài)后，首先提取RxBD的狀態(tài)模式字節(jié)，若接收未準備好，則繼續(xù)等待；若已準備好，則開始接收。由于一個數(shù)據(jù)包可以放置于多個緩存，所以檢測RxBD狀態(tài)模式字節(jié)的L位，以判斷是否為本幀的最后一個緩存。如果不是，則關閉這個緩存，處理下一個緩存描述字；如果是，則接收完最后一個緩存的數(shù)據(jù)后結束接收過程。對于最后一個buffer，需要檢測是否有接收錯誤。下面舉例說明SCC3的一個接收緩沖區(qū)描述符BD所描述的5個Buffer的數(shù)據(jù)接收過程，如圖1所示。該例設節(jié)點地址STADDR為0x1999，最大Buffer接收數(shù)MAX_BUF_SIZE為5，接收緩存地址pRx

12、Buffer，連續(xù)接收發(fā)送緩存區(qū)數(shù)據(jù)66，XmitBD0->dataPointer為首地址pRxBuffer賦值。接收Buffer的數(shù)據(jù)結構和實現(xiàn)接收數(shù)據(jù)的基本過程如下：#define MAX_BUF_SIZE 5#define STADDR 0x1999typedef structSCC_HDLC_BUF*pTxBuffer；SCC_HDLC_BUF*pRxBuffer；SCC_HDLC_DEV*pRxBuffer =XmitBD0->dataPointer；*pRxBuffer=(STADDR%256)；*pRxBuffer=pRxBuffer +1；*pRxBuffer=(S

13、TADDR/256)；pRxBuffer=pRxBuffer +1；for(index=2；index<MAX_BUF_SIZE；index+)<MAX_BUF_SIZE；INDEX+)*pRxBuffer=0x66；pRxBuffer=pRxBuffer+1；(2)發(fā)送函數(shù)sccPollInput( )的設計。設計方法同接收函數(shù)相似，但對于最后一個Buffer，需要檢測是否有發(fā)送錯誤，并以剩下的實際數(shù)據(jù)長度作為發(fā)送幀中數(shù)據(jù)段的長度發(fā)送。(3)設備控制函數(shù)sccIoctl（）和數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)sccStartup( )的設計。sccIoctl（）函數(shù)用于設備工作模式配置和參數(shù)讀取。其中

14、包括工作模式、通信速率、節(jié)點地址、CRC模式、最長幀等。輪詢模式下的收、發(fā)消息不需外部消息激勵，減少了任務的相互調度，可以用taskDelay實現(xiàn) ，但是效率較低。sccStartup( )是中斷方式下的數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)，設計要求在sysHwInit2( )函數(shù)中用接口inConnect( )實現(xiàn)關聯(lián)sccStartup( )和ISR。本文是在CS860板的SCC3設備上開發(fā)支持標準HDLC點對點通信協(xié)議的BSP，它實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高可靠和實時性傳輸?；赩xworks 操作系統(tǒng)的HDLC協(xié)議自環(huán)通信，按一定的步驟分階段編碼調試實現(xiàn)。開發(fā)步驟包括：建立開發(fā)環(huán)境、編寫初始化代碼驅動、調試BSP等。通過測試程序實現(xiàn)了在查詢及中斷方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，在超級終端設置和查看工作模式、通信速率、節(jié)點地址、CRC模式，最長幀等，并設有收發(fā)是否正常及錯誤類型告警提示。通過硬件配置和程序調試，本文的BSP能在PowerPC860的其他SCC上移植。參考文獻1