基于VxWorks的嵌入式SOC的设计与实现摘要：提出了一种以自主研发的32位RISC结构高性能嵌入式微处理器“龙腾”R2为核心，包括存储控制单元、中断控制器、微处理器接口单元、中央控制单元、配置寄存器单元等的嵌入式SOC微处理器的设计方法，成功实现了VxWorks操作系统的移植。??关键词：嵌入式微处理器；VxWorks；龙腾??：TP303文献标志码：A：1001－3695(2007)08－0269－03VxWorks是美国WindRiverSystem（WRS）公司专门为嵌入式系统设计开发的实时操作系统（RTOS），为编程人员提供了高效的实时多任务调度、中断管理、实时系统资源以及实时任务间通信。VxWorks是一个运行在目标机上的高性能、可裁减的嵌入式实时操作系统，以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通信、军事演习、弹道制导和飞机导航等。在F??16、FA??18战斗机、B－2隐形轰炸机、爱国者导弹以及火星探测器上均使用了VxWorks操作系统[1]。??西北工业大学航空微电子中心对VxWorks操作系统进行了深入的研究，以自主研发的32位RISC结构高性能嵌入式微处理器“龙腾”R2为核心，设计了包括控制外部SRAM、串行设备、flash的存储控制单元、用于中断处理的中断控制器、与微处理器连接的微处理器接口单元、用于总控的中央控制单元、保存配置信息的配置寄存器单元等，实现了VxWorks操作系统的移植。??1嵌入式实时操作系统VxWorks??VxWorks操作系统是一个具有可伸缩、可裁减、高可靠，同时适用于所有流行CPU平台的嵌入式实时操作系统[2]。所谓可伸缩性指VxWorks提供了超过1800个应用编程接口供用户自行选择使用；可裁减性是指用户可以根据自己的应用需求对VxWorks进行配置，产生具有各种不同功能集的操作系统映像；可靠性是指能够胜任一些诸如飞行控制这样的关键性任务。??根据面向嵌入式系统的需求，对VxWorks操作系统进行裁减。裁减后的主要组件包括：??a）BSP（boardsupportpackage）。VxWorks采用模块化设计方法，将依赖于硬件环境的函数和信息分离出来，放入称为BSP的组件中，保证BSP可以向上层软件提供一致的接口。BSP中包括硬件环境中CPU的初始化及系统各项硬件资源的安装和配置，包括RAM、clock、中断控制器等。??b）Wind。微内核wind是WindRiver公司自行开发的一种嵌入式操作系统内核。该内核具有标准的嵌入式实时操作系统的基本特征，如可裁减性、抢占式任务调度、异步事件响应等。??c）输入/输出。VxWorks的输入/输出系统提供了操作系统与各硬件设备的接口，主要包括字符设备、串行设备、块设备、虚拟设备（管道、socket）、监控设备和网络设备等。??在嵌入式系统中运行VxWorks操作系统使用的是一种压缩ROM驻留型镜像，编译后生成的压缩型的VxWorks镜像文件被固化在一片flash中。当系统上电后，首先将VxWorks镜像文件解压后拷贝到内存，然后再运行。这种启动方式，在上电后的开始阶段，程序由于需要解压缩，系统的启动时间较长，但是这种VxWorks的镜像文件比非压缩型的VxWorks镜像文件占用的空间要少得多（接近一半）。??2嵌入式SOC微处理器??如图1所示，根据面向嵌入式系统的需求，以“龙腾”R2微处理器为核心，设计了包括控制外部SRAM、串行设备、flash的存储控制单元、用于中断处理的中断控制器、与微处理器连接的微处理器接口单元、用于总控的中央控制单元、保存配置信息的配置寄存器单元等[3]。??微处理器接口单元：提供与“龙腾”R2微处理器的接口，提供对总线地址周期和数据周期的响应。??中央控制单元：识别微处理器接口单元发送过来的对地址空间访问的请求，将相应的请求发送到中断控制器、配置寄存器单元、存储控制器单元等模块。??存储控制器单元：控制对SRAM和flash的读写操作；处理串行设备的读写操作。??配置寄存器单元：包含所有的可配置寄存器，同时向中断控制器、配置寄存器单元、存储控制器单元提供相应的配置寄存器信息。??中断控制器：处理串行设备发送过来的读中断，产生定时中断和写中断。??332位RISC结构高性能嵌入式微处理器??整个嵌入式SOC系统的核心是该中心自主研发的32位超标量RISC微处理器“龙腾”R2。“龙腾...