基于xilkernel的嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計方法
集成在virtex-iipro器件中的powerpc405，是一個32位risc硬核，它支持coreconnect總線的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)集合。使用coreconnect總線，可以方便地控制多個外設(shè)。在edk集成開發(fā)環(huán)境下，對于多個外設(shè)，每個外設(shè)都有對應(yīng)的任務(wù)。powerpc405默認的嵌入式內(nèi)核是standalone，在其上開發(fā)的多個任務(wù)是宏觀串行執(zhí)行的，只有利用參數(shù)傳遞或全局參變量來建立各任務(wù)間的關(guān)系。在很多情況下，系統(tǒng)需要多個任務(wù)系統(tǒng)宏觀并行執(zhí)行，使用standalone顯然是不合適的。而通過把嵌入的standalone內(nèi)核改變?yōu)閑dk自帶的xilkernel內(nèi)核，適當(dāng)?shù)馗淖冘浖脚_設(shè)置的內(nèi)容，就可以實現(xiàn)多個任務(wù)的并行執(zhí)行。xilkernel也支持多任務(wù)間通訊和中斷。根據(jù)各種通訊方式，也可以建立各個任務(wù)之間的聯(lián)系；通過中斷，處理器可以及時響應(yīng)外設(shè)產(chǎn)生的事件。
硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示，powerpc405使用fpga外部的存儲單元，使用coreconnect總線和外圍接口。coreconnect總線的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)集合可以重復(fù)使用，使系統(tǒng)整合變的更加容易。
圖1powerpc405硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
coreconnect總線結(jié)構(gòu)
plb總線接口：用于powerpc405內(nèi)核與高性能設(shè)備的連接。plb接口包括isplb接口和dsplb接口兩種。其中，isplb接口用于外設(shè)與powerpc405指令緩沖的連接，dsplb接口用于外設(shè)與powerpc405數(shù)據(jù)緩沖的連接。
opb總線接口：片上外設(shè)總線，內(nèi)核通過opb來訪問低速和低性能的系統(tǒng)資源。它不是直接連接到處理器內(nèi)核。處理器內(nèi)核借助于“plbtoopb”橋，通過opb訪問從外設(shè)；opb總線控制器的外設(shè)可以借助“opbtoplb”橋，通過plb訪問存儲器。
硬件平臺構(gòu)件
在edk集成開發(fā)環(huán)境中，由用戶向?qū)蒻hs文件，用戶也可以根據(jù)mhs文件的語法添加自定義的外設(shè)。mhs文件用于描述硬件體系結(jié)構(gòu)，其主要包括平臺的處理器類型、總線結(jié)構(gòu)、外圍接口、中斷處理和地址空間。
edk工具platgen使用mhs文件作為輸入來創(chuàng)建硬件平臺，它創(chuàng)建不同形式的網(wǎng)表文件(ngc，edif)，下游工具的支持文件和頂級hdl包裝以允許用戶添加其他的組件到硬件平臺。
軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在edk集成開發(fā)環(huán)境中，mss文件用于描述軟件體系結(jié)構(gòu)，其主要定義了平臺的內(nèi)核、軟件庫、驅(qū)動程序和文件系統(tǒng)的參數(shù)。
edk工具libgen使用mss文件作為輸入，定制驅(qū)動、庫、文件系統(tǒng)和中斷處理程序。
xilkernel模塊結(jié)構(gòu)
xilkernel模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，xilkernel提供與內(nèi)核的posix接口。但并不是每一個通過posix定義的概念和接口都是可用的。取而代之的是一個精細選擇的子集，幾乎覆蓋了所有有用的接口和概念。其支持posix線程、posix無名信號量、xsi消息隊列、posix互斥鎖、中斷處理等。
xilkernel的軟件平臺配置
xilkernel已經(jīng)被設(shè)計為可以和edk軟件和硬件流緊密共同工作，完全被整合在軟件平臺配置和自動的庫、板級支持包產(chǎn)生機制之中。在軟件配置平臺，可以對xilkernel支持的功能進行配置，下面介紹一些主要的配置：
a、指定系統(tǒng)定時器的頻率值和時間片間隔。
b、指定系統(tǒng)可以運行的線程數(shù)量、任務(wù)調(diào)度方式(這里我們設(shè)置為優(yōu)先級搶占方式，以保證重要的突發(fā)事件及時得到處理)和系統(tǒng)中斷控制器。
c、配置系統(tǒng)的通訊方式，可以通過這些開關(guān)來確定系統(tǒng)需要的通訊方式，并可以確定各個通訊方式的參數(shù)。包括消息隊列、信號量等。
d、指定系統(tǒng)的靜態(tài)任務(wù)，也就是完全進入內(nèi)核后執(zhí)行的第一個任務(wù)，可以在這個任務(wù)里產(chǎn)生和設(shè)置系統(tǒng)需要的其它任務(wù)。
e、一些增強系統(tǒng)功能的設(shè)置等等。
主要任務(wù)間的通訊方式和中斷
必需的配置
首先要生成連接腳本，是通過硬件需要生成的，此腳本反映了xilkernel需要的不同的段存儲器。比如.vectors段被分配于一個有64kb地址邊界的存儲器的開始，而.boot段在0xfffffffc處。其余的代碼和數(shù)據(jù)存儲器可以放在任何地方。
圖2xilkernel模塊結(jié)構(gòu)
