基于VxWorks的嵌入式實(shí)時(shí)PLC設計

如圖可見(jiàn) BSP 為上層軟件與底層硬件之間進(jìn)行交互的橋梁，為上層提供統一接口。BSP中包括的驅動(dòng)程序與具體的硬件相關(guān)，在移植到不同的硬件系統的時(shí)候，要修改相關(guān)的驅動(dòng)。
4.2 VxWorks BSP 的特點(diǎn)
在眾多的商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統中，VxWorks 是使用極為廣泛的一種操作系統，它實(shí)時(shí)性強，占用空間小，提供豐富的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，有眾多的調試手段。
VxWorks 的BSP 可以按功能分為兩大部分。
1）目標系統的系統引導部分：主要是目標系統啟動(dòng)時(shí)的硬件初始化，在目標系統上電后開(kāi)始執行，主要是配置處理器的工作狀態(tài)，初始化系統的內存等，這部分的程序一般只在系統引導時(shí)執行，為操作系統運行提供硬件環(huán)境。
2）目標系統的設備驅動(dòng)程序：主要是驅動(dòng)目標系統配置的各種設備，包括字符型設備、塊存儲設備、網(wǎng)絡(luò )設備等，這些設備驅動(dòng)程序完成對硬件的配置，操作系統通過(guò)設備驅動(dòng)程序來(lái)訪(fǎng)問(wèn)硬件，從而完成讀取數據和外界的交互等。
在實(shí)際應用中，為了獲得更好的穩定性和執行效率，許多設備驅動(dòng)程序會(huì )直接和應用程序捆綁在一起，而不是由操作系統來(lái)管理。
4.3 BSP 的設計與修改
WRS 提供了大量預制的，支持許多商業(yè)主版或評估板的BSP，減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間。
宏觀(guān)來(lái)看，BSP 包括兩部分：
初始化部分：CPU 初始化；目標板初始化；操作系統的初始化。
驅動(dòng)程序部分：一般要包括時(shí)鐘、中斷、串口驅動(dòng)。
具體來(lái)看，BSP 包括源文件、頭文件、派生文件。主要需要修改VxWorks 源碼中的以
下目錄中：
/target/config/all
幾個(gè)重要文件的功用如下：
1)bootConfig.c：引導ROM 映像的主要初始化和控制文件。
2)bootInit.c：引導ROM 映像的第二階段的初始化代碼。實(shí)現romStart 函數--romInit.s
中的romInit()函數執行完后跳轉到romStart()，執行解壓縮，代碼/數據段從rom 拷到ram。
3)usrConfig.c：VxWorks 映像的主要初始化代碼。
/target/config/comps/vxworks：實(shí)時(shí)內核基本模塊描述（cdf）文件。
/target/config/comps/src：實(shí)時(shí)內核模塊配置文件。供usrconfig.c 使用。
/target/config/bspname 該目錄下的文件就是要編寫(xiě)的BSP 文件。
由于 BSP 系統開(kāi)發(fā)的硬件相關(guān)性和處理器系列的多樣性，不可能有一種通用的程序或
方法來(lái)解決每一種處理器的BSP 問(wèn)題，所以必須具體問(wèn)題具體分析，不斷實(shí)踐，才能使程
序運行達到比較高的效率。
5、其它
另外，VxWorks 的多任務(wù)任務(wù)調度策略的實(shí)施也是實(shí)現嵌入式PLC 的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，確保高優(yōu)先級任務(wù)在確定的時(shí)間內能被執行，并對外部的異步事件作出及時(shí)響應。多任務(wù)環(huán)境允許一個(gè)實(shí)時(shí)應用作為一系列獨立任務(wù)來(lái)運行，各任務(wù)有各自的線(xiàn)程和系統資源。VxWorks系統提供了多處理器間和任務(wù)間高效的信號燈、消息隊列、管道、網(wǎng)絡(luò )透明的套接字。并具有實(shí)時(shí)系統的另一關(guān)鍵特性是硬件中斷處理。為了獲得快速可靠的中斷響應，VxWorks 系統的中斷服務(wù)程序（ISR）有自己的上下文。鑒于篇幅關(guān)系，在本文不做詳細討論。
6、總結與展望
嵌入式系統已經(jīng)成為歷史發(fā)展的必然，其極佳的可擴展性，對多種硬件的支持，同時(shí)能夠提高PLC 的運行速度和可靠性，并且支持多任務(wù)的控制策略，對PLC 的性能有了很大的提高。通過(guò)現場(chǎng)運行調試，對現場(chǎng)I/O 設備進(jìn)行監控，達到了預期的實(shí)時(shí)性要求，實(shí)現了通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)或TCP/IP 通信協(xié)議與硬件層(I/O)高速的響應目標。新型的基于VxWorks 的嵌入式實(shí)時(shí)PLC 具有很高的性能價(jià)格比，具有市場(chǎng)競爭優(yōu)勢，有助于我國PLC 企業(yè)發(fā)展本國市場(chǎng)，發(fā)展自主產(chǎn)業(yè)的PLC。
本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：研究了于基于VxWorks 的嵌入式實(shí)時(shí)PLC 系統，并包含了處理器的優(yōu)化和BSP 的改造，是對現行國內PLC 設計技術(shù)的一種拓展和補充。