基于VxBus的设备驱动在嵌入式系统/ARM技术中的开发

简介：
本研究探讨了在嵌入式系统中使用ARM技术进行VxBus设备驱动开发的方法与实践，旨在提高系统的性能和稳定性。 VxBus是风河公司（Wind River）在VxWorks实时操作系统中引入的一种新的设备驱动程序架构，并从6.2版本开始被纳入其中。这种架构的主要目标在于简化设备驱动的开发、管理和维护，提高系统的灵活性与扩展性。 VxBus的关键功能包括： 1. 设备匹配：它允许设备驱动根据硬件特性自动识别和适配。 2. 硬件访问机制：为驱动程序提供了一种标准的方式来访问及操作硬件资源，如I/O端口、内存映射寄存器等。 3. 软件接口：通过VxBus，应用程序和其他系统组件可以透明地与设备交互，无需关注底层驱动细节。 4. 模块化设计：驱动程序可作为独立模块加载和卸载，增强了系统的维护性和升级性。 在总线控制器的支持下，VxBus能够识别出总线上存在的设备，并执行必要的初始化工作。这确保了驱动程序能与硬件正常通信，并简化了驱动集成流程。同时，它还减少了对板级支持包（BSP）和驱动开发专业知识的需求。用户可以通过Workbench工程环境轻松添加或删除驱动。 在VxBus的管理中，硬件设备和相应的软件被明确分开：硬件称为device；驱动程序则被称为driver。当系统检测到一个device时，它会在driver队列里寻找匹配项，并形成instance以供使用。如果找不到合适的driver，则该device会被标记为orphan状态。 例如，在开发TI公司的PCI2040数据采集卡的VxBus驱动过程中，需要在hcfDeviceList数组中定义设备信息，包括名称、单位号、总线ID和资源等详情。对于多核CPU系统而言，可能还需通过sysDeviceFilter函数指定某个核心来初始化特定设备，并且当有hypervisor时需更新配置文件以分配资源。 从硬件角度看，PCI2040作为连接PCI总线与DSP（例如TMS320VC5410）的桥梁，实现了主机和DSP之间的高速数据传输。具体来说，TMS320VC5410通过其MCBSP0接口与模拟数字转换器如TLC2548相连以采集A/D数据，并且这些数据会经由PCI2040传送到主机进行进一步处理。 驱动程序开发主要涉及初始化阶段的工作内容包括设置设备描述符、注册驱动、配置硬件资源以及管理中断等。在这一过程中，根据hcfDeviceList中的信息探测和初始化设备以确保正确的控制与通信机制。 综上所述，在VxWorks中引入的VxBus架构极大地提高了设备驱动开发效率及系统整体性能表现，使得嵌入式开发者可以更专注于应用程序逻辑而非底层硬件细节。对于基于ARM技术的嵌入式系统而言，该架构的应用还进一步增强了系统的灵活性，并降低了维护成本，是现代嵌入式设计中的重要进步之一。