具有嵌入式處理器的平臺FPGA提供很大的靈活性、集成度和高性能。目前，在單個可編程邏輯器件中開發(fā)極其復(fù)雜且高度定制化的嵌入式系統(tǒng)已成為可能。隨著芯片性能的不斷增加，如何使設(shè)計(jì)方法始終高效、多產(chǎn)，成為人們面臨的主要挑戰(zhàn)。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵活動之一是板級支持包(BSP)。利用BSP，可以使嵌入式軟件應(yīng)用程序成功地初始化，并與連接到處理器的硬件資源進(jìn)行通信。典型的BSP組件包括引導(dǎo)代碼、器件驅(qū)動程序代碼和初始化代碼。

創(chuàng)建BSP是一個冗長而繁復(fù)的過程，并且每當(dāng)微處理器與處理器和相關(guān)的外設(shè)的組合有所變更時都得再次創(chuàng)建。對FPGA而言，短的設(shè)計(jì)周期加上平臺的靈活性，會使得管理BSP的任務(wù)更為艱巨(圖1)。這就迫使人們尋找更有效地管理BSP的方法。

設(shè)計(jì)流程和軟件BSP生成

賽靈思處理器的設(shè)計(jì)包含硬件平臺集結(jié)流程和嵌入式軟件開發(fā)流程。這些流程都通過XPS(Xilinx Platform Studio)工具加以管理，該工具屬于賽靈思嵌入式開發(fā)套件(EDK)的一部分。

設(shè)計(jì)通常始于在XPS中集結(jié)與配置處理器及與其相連接的器件。定義好硬件平臺后，就可以配置系統(tǒng)的軟件參數(shù)了。XPS的一個主要特點(diǎn)是，它可以根據(jù)你對處理器、外設(shè)和嵌入式操作系統(tǒng)的選擇和配置來定制BSP。系統(tǒng)通過硬件設(shè)計(jì)的迭代改變而發(fā)展，同時BSP隨著平臺而發(fā)展。

自動生成的BSP可賦予嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)者以下能力：自動創(chuàng)建與硬件設(shè)計(jì)完全匹配的BSP；使用預(yù)認(rèn)證的組件消除BSP設(shè)計(jì)錯誤；立即啟動應(yīng)用軟件開發(fā)，提高設(shè)計(jì)者的效率。

創(chuàng)建用于VxWorks的BSP

XPS可生成用于賽靈思Virtex-II Pro和Virtex-4 FPGA中的PowerPC 405處理器及其外設(shè)的定制Tornado 2.0.x(VxWorks5.4)或Tornado 2.2.x(VxWorks5.5)BSP。生成的BSP包含系統(tǒng)必需的所有支持軟件，包括引導(dǎo)代碼、器件驅(qū)動程序和VxWorks初始化。

在XPS定義完具有PowerPC 405處理器的硬件系統(tǒng)后，只需遵循以下三個步驟即可生成用于VxWorks的BSP：

1. 使用軟件設(shè)置對話框選擇要為系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)。XPS用戶可選擇VxWorks5.4或VxWorks5.5作為其目標(biāo)操作系統(tǒng)。

2. 選擇了操作系統(tǒng)后，可轉(zhuǎn)到資料庫/操作系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)簽，根據(jù)定制硬件調(diào)整Tornado BSP。你可以選擇系統(tǒng)中的任意UART器件作為標(biāo)準(zhǔn)I/O器件(標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出)。這將使該器件被用作VxWorks控制器件。

你還可以選擇將哪些外設(shè)作為連接外設(shè)，將哪些器件緊密集成到VxWorks操作系統(tǒng)。例如，賽靈思10/100以太網(wǎng)MAC可以集成到VxWorks增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序(END)接口�；蛘卟槐貙⒁蕴W(wǎng)器件連接到END接口，而從VxWorks應(yīng)用程序直接訪問它。

3. 選擇“工具>生成庫”和BSP菜單選項(xiàng)，生成Tornado BSP。生成的BSP與傳統(tǒng)的Tornado BSP相似，位于ppc405_0/bsp_ppc405_0下的“Platform Studio”目錄中。注意ppc405_0為硬件設(shè)計(jì)中PowerPC 405處理器的實(shí)例名。XPS用戶可指定其它實(shí)例名，此時BSP的子目錄名稱會匹配處理器實(shí)例名。

通過XPS生成的Tornado BSP具有一個“Makefile”文件，如果希望使用Diab編譯器而不是Gnu編譯器，可在命令行修改此文件。

Tornado BSP是完全獨(dú)立的，并可以轉(zhuǎn)移到其它目錄位置，如BSP的標(biāo)準(zhǔn)Tornado安裝目錄：target/config。

定制BSP

由XPS生成的用于VxWorks的BSP與大多數(shù)其它Tornado BSP相似，只是賽靈思器件驅(qū)動程序代碼的位置有所不同。與Tornado相關(guān)的現(xiàn)成器件驅(qū)動程序代碼通常位于Tornado分布目錄的target/src/drv目錄中，而由XPS自動生成的BSP的器件驅(qū)動程序代碼位于BSP目錄本身中。

基于FPGA的嵌入系統(tǒng)之動態(tài)特性是造成此微小差別的原因。因?yàn)榛贔PGA的嵌入系統(tǒng)可以用新的或更改后的IP重新編程，器件驅(qū)動程序可以改變，因此就需要對器件驅(qū)動程序源文件進(jìn)行更為動態(tài)的放置。圖2為自動生成的BSP目錄樹，賽靈思器件驅(qū)動程序放置在BSP子目錄ppc405_0_drv_csp/xsrc中。

賽靈思器件驅(qū)動程序在C盤中執(zhí)行并分布在數(shù)個源文件中，這點(diǎn)不同于傳統(tǒng)的、通常由單個C頭文件和執(zhí)行文件組成的VxWorks驅(qū)動程序。此外，對于器件驅(qū)動程序，既有獨(dú)立于操作系統(tǒng)的執(zhí)行，又有可選的依賴于操作系統(tǒng)的執(zhí)行。

驅(qū)動程序的操作系統(tǒng)獨(dú)立部分應(yīng)同任何操作系統(tǒng)或處理器一起使用。它提供了一種應(yīng)用程序接口(API)，能提取基礎(chǔ)硬件的功能。驅(qū)動程序的操作系統(tǒng)附屬部分對驅(qū)動程序進(jìn)行調(diào)整，使其得以在VxWorks之類的操作系統(tǒng)下使用，例如串行端口使用的Serial IO驅(qū)動程序和以太網(wǎng)控制器使用的END驅(qū)動程序。只有能被緊密集成到標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)接口的驅(qū)動程序才要求操作系統(tǒng)附屬驅(qū)動程序。

賽靈思驅(qū)動程序源文件加入VxWorks映像構(gòu)件的方式同其它BSP文件加入的方式相同。針對每個驅(qū)動程序，在BSP目錄中都有一個名為ppc405_0_drv_.c的文件。此文件包括針對給定器件的驅(qū)動程序源文