摘 要： 針對(duì)PowerPC在高速信號(hào)和大量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在PowerPC860板的通信處理模塊CPM的SCC3設(shè)備上" title="設(shè)備上">設(shè)備上開發(fā)了板級(jí)支持包BSP，使串口通信" title="串口通信">串口通信通道SCC3端口實(shí)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(guān)鍵詞： BSP設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)程序 緩存區(qū) 緩存區(qū)描述符
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嵌入式系統(tǒng)是一種對(duì)可靠性和實(shí)時(shí)性要求較高的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。PowerPC860能夠提供良好的編程、編譯、系統(tǒng)配置和調(diào)試環(huán)境，同時(shí)能在底層實(shí)現(xiàn)模塊化和屏蔽化。VxWorks是32位的實(shí)時(shí)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(qū)動(dòng)模塊，如網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)、串口通信驅(qū)動(dòng)、塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)等。在Tornado系統(tǒng)中，已在串口通信通道SCC3設(shè)備上開發(fā)了基于UART協(xié)議的板級(jí)支持BSP。但由于UART協(xié)議沒有數(shù)據(jù)差錯(cuò)校驗(yàn)處理，所以不能實(shí)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)送和接收數(shù)據(jù)" title="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(nèi)容，還包括16位或32位的CRC差錯(cuò)校驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高可靠性和實(shí)時(shí)性傳輸。PowerPC860的板級(jí)支持包BSP的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)SCC自環(huán)通信系統(tǒng)開發(fā)及移植的重點(diǎn)，BSP 主要完成VxWorks 對(duì)專用目標(biāo)板的支持。由于對(duì)硬件系統(tǒng)緊湊性和操作系統(tǒng)處理性能的要求，本BSP設(shè)計(jì)是在SCC3端口上采用NMSI方式實(shí)現(xiàn)的自環(huán)通信。
1 系統(tǒng)的BSP初始化方法
PowerPC860由其內(nèi)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(shè)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(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的傳輸。一個(gè)BSP 包括硬件初始化、中斷處理和產(chǎn)生、硬件時(shí)鐘管理、本地和總線內(nèi)存空間映射,同時(shí)也包含定制VxWorks 映像。目標(biāo)板初始化和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)是SCC3端口實(shí)現(xiàn)HDLC協(xié)議自環(huán)方式通信的關(guān)鍵和難點(diǎn)。通常，BSP提供的功能有：初始化（CPU初始化、目標(biāo)板初始化、內(nèi)核初始化）和驅(qū)動(dòng)程序支持。驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的初始化，并與設(shè)備交互實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備功能的調(diào)用。本文提出的BSP設(shè)計(jì)特點(diǎn)是基于HDLC模式對(duì)SCC3通道初始化以及存儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)接口，包括設(shè)備初始化、設(shè)備的啟動(dòng)和停止、設(shè)備狀態(tài)查詢、中斷和查詢方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)底層模塊化及提高數(shù)據(jù)處理效率。
1.1 對(duì)自環(huán)通信的SCC3初始化的硬件設(shè)計(jì)
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(shí)鐘分別配置成內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)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(shè)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.pScc->c_pres=CRC16_PRES；
}
return (status)；
}
1.2 對(duì)初始化SCC3的軟件設(shè)計(jì)
SCC3的初始化包括參數(shù)RAM和收發(fā)緩沖區(qū)描述符" title="描述符">描述符BD的初始化。IMMR寄存器的值是內(nèi)存基址，其中內(nèi)存包括寄存器基址和收發(fā)緩沖區(qū)描述符BD等。設(shè)置Rx和TxBD表的基址相對(duì)于雙端口RAM的偏移量；設(shè)置Rx和Tx的函數(shù)代碼；在MRBLR中設(shè)置接收緩存的最大" title="最大">最大空間；設(shè)置收發(fā)緩沖區(qū)描述符BD表基址相對(duì)于IMMR寄存器中值的偏移量。收發(fā)緩沖區(qū)描述符BD對(duì)Buffer結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，包括對(duì)Buffer的狀態(tài)statusMode(即是否為空)、長(zhǎng)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
RecvBD[i]->statusMode=0x0000；
RecvBD[i]->statusMode|=(BD_RX_EMPTY_BIT)；
RecvBD[i]->dataLength=0；
RecvBD[i]->dataPointer=(u_char*)(pRxBuffer+i*MAX_BUF_SIZE)；
}
}
2 自環(huán)方式通信系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
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(nèi)存地址設(shè)計(jì)、UART協(xié)議和HDLC協(xié)議的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法、自環(huán)通信和多通道通信方式設(shè)計(jì)將發(fā)生根本變化。因此系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需編寫具有相應(yīng)特點(diǎn)的設(shè)備函數(shù)。
(1)接收函數(shù)sccPollInput()的設(shè)計(jì)。
正式讀入數(shù)據(jù)前，必須先檢測(cè)幀開始標(biāo)志，并匹配地址，然后決定是否進(jìn)入接收狀態(tài)。進(jìn)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(zhǔn)備好，則繼續(xù)等待；若已準(zhǔn)備好，則開始接收。由于一個(gè)數(shù)據(jù)包可以放置于多個(gè)緩存，所以檢測(cè)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(gè)緩存。如果不是，則關(guān)閉這個(gè)緩存，處理下一個(gè)緩存描述字；如果是，則接收完最后一個(gè)緩存的數(shù)據(jù)后結(jié)束接收過程。對(duì)于最后一個(gè)buffer，需要檢測(cè)是否有接收錯(cuò)誤。下面舉例說明SCC3的一個(gè)接收緩沖區(qū)描述符BD所描述的5個(gè)Buffer的數(shù)據(jù)接收過程，如圖1所示。該例設(shè)節(jié)點(diǎn)地址STADDR為0x1999，最大Buffer接收數(shù)MAX_BUF_SIZE為5，接收緩存地址pRxBuffer，連續(xù)接收發(fā)送緩存區(qū)數(shù)據(jù)66，XmitBD[0]->dataPointer為首地址pRxBuffer賦值。
接收Buffer的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)的基本過程如下：
#define MAX_BUF_SIZE 5
#define STADDR 0x1999
typedef struct
{
SCC_HDLC_BUF*pTxBuffer；
SCC_HDLC_BUF*pRxBuffer；
}SCC_HDLC_DEV
*pRxBuffer =XmitBD[0]->dataPointer；
*pRxBuffer=(STADDR%256)；
*pRxBuffer=pRxBuffer +1；
*pRxBuffer=(STADDR/256)；
pRxBuffer=pRxBuffer +1；
for(index=2；index
(2)發(fā)送函數(shù)sccPollInput( )的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)方法同接收函數(shù)相似，但對(duì)于最后一個(gè)Buffer，需要檢測(cè)是否有發(fā)送錯(cuò)誤，并以剩下的實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度作為發(fā)送幀中數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度發(fā)送。
(3)設(shè)備控制函數(shù)sccIoctl（）和數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)sccStartup( )的設(shè)計(jì)。
sccIoctl（）函數(shù)用于設(shè)備工作模式配置和參數(shù)讀取。其中包括工作模式、通信速率、節(jié)點(diǎn)地址、CRC模式、最長(zhǎng)幀等。輪詢模式下的收、發(fā)消息不需外部消息激勵(lì)，減少了任務(wù)的相互調(diào)度，可以用taskDelay實(shí)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(shè)計(jì)要求在sysHwInit2( )函數(shù)中用接口inConnect( )實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)sccStartup( )和ISR。
本文是在CS860板的SCC3設(shè)備上開發(fā)支持標(biāo)準(zhǔn)HDLC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議的BSP，它實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高可靠和實(shí)時(shí)性傳輸。基于Vxworks 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(diào)試實(shí)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(qū)動(dòng)、調(diào)試BSP等。通過測(cè)試程序?qū)崿F(xiàn)了在查詢及中斷方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，在超級(jí)終端設(shè)置和查看工作模式、通信速率、節(jié)點(diǎn)地址、CRC模式，最長(zhǎng)幀等，并設(shè)有收發(fā)是否正常及錯(cuò)誤類型告警提示。通過硬件配置和程序調(diào)試，本文的BSP能在PowerPC860的其他SCC上移植。
參考文獻(xiàn)
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