【摘要】：當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)的功能日趨多元化，系統(tǒng)間通過總線、背板以及網(wǎng)絡(luò)通訊的互聯(lián)日趨復(fù)雜，這導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試、集成和測試變得相對困難。此外，嵌入式軟件開發(fā)者也經(jīng)常因?yàn)槿狈τ布_發(fā)板等物理設(shè)備，導(dǎo)致開發(fā)效率低下。譬如在獲取硬件開發(fā)板實(shí)物之前，系統(tǒng)開發(fā)者很難提前開發(fā)基于硬件開發(fā)板的軟件程序；當(dāng)硬件開發(fā)板數(shù)量有限時(shí)，并不能保證每個(gè)系統(tǒng)開發(fā)者都能拿到硬件開發(fā)板進(jìn)行相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)。另外，由于傳統(tǒng)開發(fā)工具和流程的限制，在開發(fā)過程中難以發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部與目標(biāo)平臺(tái)硬件相關(guān)的故障錯(cuò)誤。物理硬件的不確定性和不可預(yù)測性可能會(huì)導(dǎo)致嵌入式軟件在原因不明或并無預(yù)警的情況下出錯(cuò)。 風(fēng)河系統(tǒng)公司推出的Simics全系統(tǒng)仿真環(huán)境具備物理硬件無法實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新開發(fā)功能，很好地解決了上述問題，為工程設(shè)計(jì)人員提供了一種完美的解決方案和設(shè)計(jì)理念。首先，Simics提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的虛擬平臺(tái)，可以模擬處理器、存儲(chǔ)器、板級(jí)硬件和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等任意規(guī)模的硬件目標(biāo)設(shè)備，解決了軟件開發(fā)者因缺乏硬件設(shè)備引起的問題。針對于目標(biāo)設(shè)備的二進(jìn)制代碼不需要進(jìn)行任何更改，即可運(yùn)行在Simics模擬的硬件平臺(tái)上。其次，Simics提供了硬件和軟件故障注入、虛擬系統(tǒng)時(shí)間的控制和硬件寄存器管理等功能，并且支持整個(gè)系統(tǒng)精確地、并可恒現(xiàn)地正向和逆向單步執(zhí)行以及創(chuàng)建系統(tǒng)檢查點(diǎn)快照。嵌入式軟件開發(fā)者可以借助Simics實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的開發(fā)及調(diào)試方式，譬如，同時(shí)啟動(dòng)或暫停操作系統(tǒng)與處理器的時(shí)鐘，檢查所有系統(tǒng)部件狀態(tài)，進(jìn)行非入侵式的故障注入等。 VxWorks嵌入式操作系統(tǒng)，作為業(yè)內(nèi)廣泛使用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其擁有強(qiáng)實(shí)時(shí)性、高穩(wěn)定性、高度可裁剪性等特點(diǎn)。VxWorks操作系統(tǒng)應(yīng)用在國防航空、消費(fèi)電子、汽車導(dǎo)航等諸多領(lǐng)域。VxWorks6.x版本與VxWorks5.x版本相比有了諸多改進(jìn)，譬如引入了RTP實(shí)時(shí)進(jìn)程、支持虛擬地址映射等。這些改進(jìn)進(jìn)一步增強(qiáng)了VxWorks在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)業(yè)內(nèi)的領(lǐng)軍地位。 本文論述的是在風(fēng)河Simics全系統(tǒng)仿真環(huán)境下，進(jìn)行VxWorks6.9嵌入式操作系統(tǒng)的bootrom、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和BSP、應(yīng)用程序的研究與開發(fā)以及操作系統(tǒng)的定制，從而探究出利用Simics全系統(tǒng)仿真環(huán)境協(xié)助開發(fā)人員進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)底層軟件、中間層軟件和上層應(yīng)用軟件開發(fā)的新方法。
【圖文】：

風(fēng)河 Simics 可以創(chuàng)建存儲(chǔ)器等元器件、板級(jí)硬件以及復(fù)雜的異構(gòu)多處理器系統(tǒng)等各種規(guī)模的硬件平臺(tái)。Simics 為多種任務(wù)提供了一個(gè)共用框架來實(shí)現(xiàn)處理器設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器分級(jí)體系設(shè)計(jì)、元器件開發(fā)和測試、軟件質(zhì)量的自動(dòng)化測試、SOC 虛擬原型、軟硬件協(xié)同仿真、以及固件、驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)的開發(fā)等功能。Simics 允許開發(fā)者在硬件開發(fā)板實(shí)物到位之前，就開始進(jìn)行針對于目標(biāo)設(shè)備的軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成以及系統(tǒng)測試，從而縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，如圖 2-1 所示。圖中虛線部分表示傳統(tǒng)開發(fā)模式，軟件開發(fā)只有等到硬件實(shí)物到位之后才可以進(jìn)行，系統(tǒng)集成與測試只能等到絕大部分硬件設(shè)計(jì)完畢后才可以開始。圖中實(shí)線部分表示基于 Simics 全系統(tǒng)仿真環(huán)境創(chuàng)新型開發(fā)模式。開發(fā)者使用Simics 可以同步開發(fā)硬件和軟件，提前進(jìn)行系統(tǒng)集成與測試，大大縮短整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)周期和上市時(shí)間。此外，Simics 提供的故障注入、虛擬系統(tǒng)時(shí)間控制和硬件寄存器管理等技術(shù)可以加速調(diào)試，降低開發(fā)成本和項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工程效益。

北京工業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文型庫，利用 C/C++, SystemC, Python 或 DML 等語言進(jìn)行處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)設(shè)備等虛擬設(shè)備模型的開發(fā)和配置。目標(biāo)軟件棧自底向上分為 Hypervisor 層、驅(qū)動(dòng)層、BSP 層、固件層和 RTOS（Real Time Operating System，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）層，應(yīng)用軟件和中間件層。其中 Hypervisor、驅(qū)動(dòng)、BSP、固件和 RTOS 作為中間層負(fù)責(zé)上層軟件與虛擬硬件的交互。此外，Eclipse、風(fēng)河 Workbench、Tornado等常用的開發(fā)調(diào)試工具均可配合 Simics 進(jìn)行協(xié)同開發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP368.1;TP391.9

【參考文獻(xiàn)】

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1 隋霞;許錄平;;基于VxWorks的BSP技術(shù)分析[J];微計(jì)算機(jī)信息;2006年23期

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本文編號(hào)：2552858