125_127.pdf

A U T O M A T Y K A

QNX Momentics

Artyku³ ma na celu

przybliøenie Czytelnikom

tematyki tworzenia

wbudowanych obrazÛw

systemowych w oparciu

o†narzÍdzia zestawu

programistycznego

QNX Momentics. G³Ûwny

nacisk po³oøono przede

wszystkim na

wykorzystanie pakietÛw

BSP stanowi¹cych

niezbÍdne, fundamentalne

wsparcie przy

opracowywaniu w³asnego

projektu dla specyficznej

platformy docelowej.

Praca z pakietami BSP

Era Momenticsa

Wprowadzenie do sprzedaøy

w†czerwcu 2002 roku pierwszej ko-

mercyjnej wersji pakietu QNX Mo-

mentics okaza³o siÍ trafionym po-

suniÍciem. Oprogramowanie odnios-

³o duøy sukces i†obecnie ma spore

szanse zostania jednym z†najlep-

szych narzÍdzi programistycznych

w†kategorii systemÛw czasu rzeczy-

wistego. Dynamiczny rozwÛj popar-

ty szeregiem ì³atekî, aktualizacji,

nowych wersji oprogramowania

oraz dodatkowych pakietÛw kreuje

obraz godnego zaufania produktu,

i†to pomimo tak m³odego wieku (na

rynku nieco ponad rok).

Obecnie swÛj rozkwit przeøywa-

j¹ kompletne, zintegrowane úrodo-

wiska programistyczne (QNX Mo-

mentics, Tornado II...). Trwa nie-

ustaj¹cy wyúcig w†ulepszaniu oraz

rozbudowywaniu narzÍdzi, a†produ-

cenci dok³adaj¹ wszelkich staraÒ,

aby ich programy narzÍdziowe by-

³y jak najbardziej uniwersalne oraz

³atwe w†uøyciu i†nauce.

I†tak dla przyk³adu zestaw QNX

Momentics zawiera: system opera-

cyjny QNX Neutrino (obecnie

w†wersji 6.2.1), úrodowisko graficz-

ne Photon wraz z†programem do

tworzenia aplikacji okienkowych

(phAB), zintegrowane úrodowisko

programistyczne IDE, narzÍdzia do

pisania w³asnych sterownikÛw

DDK, pakiety BSP, biblioteki i†na-

rzÍdzia GNU, instruktaøowe klipy

wideo, obszern¹ dokumentacjÍ oraz

szereg kodÛw ürÛd³owych. Nasz¹

uwagÍ, w†dalszej czÍúci artyku³u

skupimy na dedykowanych zesta-

wach BSP.

wej. Pocz¹wszy od QNX Momen-

tics 6.2.0 (17 pakietÛw dla 25 po-

pularnych platform), liczba zesta-

wÛw stale roúnie i†aktualna ich

lista znajduje siÍ pod adresem:

http://www.qnx.com/products/

ps_bsps . Zanim przejdziemy do

omawiania przyk³adowego pakietu

BSP musimy zatrzymaÊ siÍ na

chwilÍ przy analizie sekwencji bo-

otowania systemu operacyjnego.

Bootowanie systemu

operacyjnego QNX Neutrino

Co dzieje siÍ podczas bootowa-

nia? Jakie komponenty s¹ wymaga-

ne dla poprawnego za³adowania

systemu? W†odpowiedzi na te py-

tania pomoøe nam schemat inicja-

cji systemu operacyjnego QNX Neu-

trino przedstawiony na rys. 1 .

Po w³¹czeniu zasilania, resecie

sprzÍtowym b¹dü programowym

procesor zaczyna wykonywaÊ in-

strukcje kodu spod specyficznego

dla danej architektury adresu ( reset

vector ). Kodem tym moøe byÊ

BIOS, ROM monitor, ewentualnie

inicjuj¹cy program ³aduj¹cy IPL

( Initial Program Loader ). Pierwszy

scenariusz, typowy dla komputerÛw

klasy PC jest naj³atwiejszy w†reali-

zacji, poniewaø wszystkie czynnoú-

ci konfiguracyjne wykonywane s¹

z†poziomu BIOS-u. BIOS zwykle

przeprowadza wstÍpn¹ diagnostykÍ

oraz ustawia poszczegÛlne urz¹dze-

nia sprzÍtowe. W†nastÍpnym etapie

BIOS znajduje swoje rozszerzenia

(kontroler dysku twardego, boot

ROM karty sieciowej itp.) oraz ska-

cze do nich w†celu wykonywania

dalszego ci¹gu programu. Po wyko-

naniu skoku nastÍpuje za³adowanie

obrazu systemowego do pamiÍci

(np. z†dysku twardego) i†przekaza-

nie kontroli programowi startup .

ROM monitor jest specjalnym op-

rogramowaniem sprzÍtowym ( firm-

ware ), zapisywanym do pamiÍci

Co to jest BSP?

Pakiet BSP ( Board Support

Package ) jest zestawem kodÛw

ürÛd³owych, plikÛw binarnych,

konfiguracyjnych oraz kreatorÛw

maj¹cych za zadanie uruchomienie

systemu operacyjnego wraz z†kom-

pletn¹ obs³ug¹ wszystkich urz¹-

dzeÒ docelowej platformy sprzÍto-

Rys. 1. Sekwencja inicjowania systemu QNX Neutrino

Elektronika Praktyczna 8/2003

125

A U T O M A T Y K A

Rys. 2. Start systemu z wykorzysta−

niem programu ładującego IPL

a†mianowicie konfiguracji: zegarÛw,

GPIO, kontrolera pamiÍci i/lub kon-

trolera PCI. Ostatecznie program ³a-

duj¹cy skanuje pamiÍÊ FLASH

w†poszukiwaniu obrazu, weryfikuje

go oraz wgrywa do pamiÍci RAM.

W†przypadku nie znalezienia obra-

zu systemowego IPL umoøliwia je-

go wgranie poprzez port szeregowy

(protokÛ³ sendnto ).

Po przekazaniu kontroli do pro-

gramu startup , wykonywane s¹ dal-

sze czynnoúci konfiguracyjne sprzÍ-

tu: jednostki MMU, czasomierza

systemowego, kontrolera przerwaÒ

oraz strony systemowej (czas, data,

iloúÊ pamiÍci, typ procesora, kop-

rocesora i†szyny sprzÍtowej). Gdy

juø wszystkie urz¹dzenia s¹ popra-

wnie ustawione startup przekazuje

kontrolÍ nastÍpnemu programowi

obrazu systemowego procnto - czy-

li po prostu uruchamia system ope-

racyjny. Mikroj¹dro systemu QNX

Neutrino wraz z†Zarz¹dc¹ ProcesÛw

uruchamiaj¹ pozosta³e pliki wyko-

nawcze (aplikacje, sterowniki, pro-

toko³y itp.) wyszczegÛlnione

w†skrypcie startowym. Uproszczony

proces ³adowania systemu pokaza-

no na rys. 2 .

bsp-6.2.1 oraz podzielone s¹ na

dwa obszary: specyficznej platformy

/usr/src/bsp-6.2.1/procesor/platfor-

ma i†bibliotek (np. biblioteka IPL,

biblioteka startup ) /usr/src/bsp-

6.2.1/libs . Ponadto dla kaødej plat-

formy wyrÛøniamy:

- /usr/src/bsp-6.2.1/procesor/plat-

forma/src -> katalog z†kodami

ürÛd³owymi: IPL, startup, systemu

plikÛw Flash, serwera PCI itp.,

- /usr/src/bsp-6.2.1/procesor/platfor-

ma/scratch -> katalog ten zawie-

ra pliki wynikowe utworzone po-

leceniem make install wywo³a-

nym w†katalogu src ,

- /usr/src/bsp-6.2.1/procesor/platfor-

ma/images -> katalog zawieraj¹cy

makefile , pliki ìbuduj¹ceî ( build

files ), opisowe oraz dodatkowe

skrypty,

- /usr/src/bsp-6.2.1/procesor/platfor-

ma/prebuilt -> katalog ten uøywa-

ny jest podczas pierwszego wy-

wo³ania komendy make na pozio-

mie katalogu procesor/platforma.

Flash w†procesie produkcji urz¹dze-

nia. Przewaønie oprogramowanie

sprzÍtowe obs³uguje: transfer da-

nych przez port szeregowy (proto-

kÛ³ Xmodem/Ymodem), sieÊ Ether-

net (klient TFTP), proste operacje

na pamiÍci (wyúwietlanie, usuwanie

i†zapis) oraz kilka wariantÛw debu-

gowania niskiego-poziomu. ROM

monitor wgrywany jest z†regu³y za

pomoc¹ programatora pamiÍci b¹dü

teø interfejsu JTAG. ZarÛwno

w†pierwszym jak i†drugim przypad-

ku wiÍkszoúÊ czynnoúci konfigura-

cyjnych zostaje wykonana przez

BIOS b¹dü ROM-monitor. Taki ro-

dzaj inicjacji nazywamy gor¹cym

startem.

Praca z†pakietem BSP

w†zintegrowanym úrodowisku

programistycznym IDE

Korzystaj¹c z†kreatora naleøy

utworzyÊ nowy projekt (Standard

Make C†Projekt) oraz zaimportowaÊ

do niego ca³¹ zawartoúÊ katalogu /

usr/src/bsp-6.2.1/procesor/board/ (w

przypadku pracy ze ürÛd³ami danej

platformy) b¹dü teø /usr/src/bsp-

6.2.1/libs (praca z†bibliotekami).

Wynikowe pliki binarne (IPL,

obraz systemowy) mog¹ byÊ prze-

sy³ane do urz¹dzenia za pomoc¹

portu szeregowego (protokÛ³ send-

nto ). Ponadto IDE posiada wbudo-

wany serwer TFTP umoøliwiaj¹cy

transfer danych poprzez sieÊ Ether-

net.

Tworzenie w³asnych, booto-

walnych obrazÛw systemowych

dla pamiÍci Flash wspomaga

w†duøym stopniu narzÍdzie Sys-

tem Builder. Wystarczy klikn¹Ê

na ø¹danym komponencie, a†Sys-

tem Builder sprawdzi zaleønoúci

oraz automatycznie do³¹czy

wszystkie wymagane elementy

sk³adowe (biblioteki, itp.). Istnie-

je rÛwnieø moøliwoúÊ redukcji

rozmiaru danej biblioteki do pli-

ku zawieraj¹cego minimalny zbiÛr

funkcji uøywanych w†naszym sys-

temie docelowym.

Start systemu

z†wykorzystaniem inicjuj¹cego

programu ³aduj¹cego IPL

Podczas zimnego startu systemu

nic nie jest zainicjowane oraz usta-

wione. Procesor i†ca³a reszta sprzÍ-

tu jest po prostu ponownie przy-

wracana do swoich ustawieÒ do-

myúlnych. W†jaki zatem sposÛb do-

konywana jest inicjacja systemu?

Procedura konfiguracji oraz ³a-

dowania systemu zosta³a podzielo-

na na dwa etapy: IPL i† startup .

Pierwszym krokiem wykonywanym

przez oprogramowanie jest wgranie

obrazu systemu przez program ³a-

duj¹cy IPL. Ponadto zadaniem IPL-

a jest dokonanie minimalnej konfi-

guracji sprzÍtowej, ktÛra umoøliwi

w†konsekwencji przejúcie do dru-

giego etapu - uruchomienia progra-

mu startup .

Kod programu IPL zosta³ rozbi-

ty na dwa programy, ktÛre podczas

kompilacji s¹ ³¹czone w†jeden plik

wynikowy. Pierwszy z†nich (napisa-

ny ca³kowicie w†asemblerze) jest

odpowiedzialny za utworzenie úro-

dowiska dla programu startup ,

Praca z†pakietem BSP

Przyk³adowy pakiet dla platfor-

my Intel a PXA250TMDP BSP za-

wiera:

- kod ürÛd³owy: IPL, startup , ste-

rownika kontrolera düwiÍku, sys-

temu plikÛw flash oraz wszyst-

kich dodatkowych bibliotek,

- sterowniki do pozosta³ych urz¹-

dzeÒ (w postaci binarnej): portu

szeregowego, karty sieciowej, gra-

ficznej oraz ekranu dotykowego,

- szereg kreatorÛw (pliki makefile )

oraz dodatkowe pliki konfigura-

cyjne - np. plik na podstawie

ktÛrego generowany jest obraz

systemowy ( Buildfile ).

W†jaki sposÛb naleøy

rozpocz¹Ê pracÍ z†pakietem

BSP?

Schemat ideowy pracy z†zinteg-

rowanym zestawem programistycz-

nym QNX Momentics przedstawio-

no rys. 3 .

Przyk³adowo dla úrodowiska

programistycznego QNX Neutrino

6.2.1 zestawy BSP zainstalowane s¹

w†nastÍpuj¹cym katalogu / usr/src/

126

Elektronika Praktyczna 8/2003

A U T O M A T Y K A

Rys. 3. Praca z zestawem QNX Momentics

Plany na przysz³oúÊ

Na pocz¹tku lipca ukaza³ siÍ no-

wy, poszerzaj¹cy moøliwoúci syste-

mu pakiet - QNX Momentics 6.2.1B

PE. Nowoúci¹ jest zestaw narzÍdzi

wspomagaj¹cych zarz¹dzanie ener-

gi¹ ( Power Management ). Zcentrali-

zowane sterowanie zasilaniem

umoøliwia projektantom pe³n¹ kon-

trolÍ stanu zasilania ca³ego syste-

mu, jaki i†poszczegÛlnych jego

komponentÛw sk³adowych. Zestaw

specjalnych funkcji pozwala prze-

chwytywaÊ interakcje pomiÍdzy

jednostk¹ zarz¹dzaj¹c¹ a†wszystkimi

urz¹dzeniami systemu.

Producent systemu QNX Softwa-

re Systems Ltd. zapowiada agre-

sywn¹ politykÍ rozwoju pakietÛw

BSP. W†III kwartale ukaø¹ siÍ ze-

stawy wspieraj¹ce nowe procesory

Intela (IXCDP 1100, IXDP 425 oraz

IXDP 2400), Broadcoma (BCM

91125E, BCM 91250E i†BCM 5690)

Motoroli itp. stworzone z†myúl¹

o†segmencie sieciowym. Rynek mo-

toryzacyjny rÛwnieø rozwija siÍ

w†podobnym tempie i†wkrÛtce mo-

øemy siÍ spodziewaÊ miÍdzy inny-

mi nastÍpuj¹cych zestawÛw BSP:

Hitachi Big Sur/Amanta, Hitachi

SH 7760, Hitachi SystemH, Motoro-

la ìRedboxî - Power PC 823e, Mo-

torola MGT 5100.

Na koniec tego roku zapowiada-

na jest kolejna wersja systemu QNX

Momentics 6.3.0 z†nowymi kompi-

latorami GCC 3.x, obs³ug¹ USB 2.0,

zewnÍtrznych urz¹dzeÒ dyskowych

podpinanych przez interfejs USB

oraz nowego úrodowiska programis-

tycznego (Red Hat Linux 7.x/8.x).

Druga po³owa roku 2003 zapowia-

da siÍ naprawdÍ interesuj¹co.

ZawartoúÊ CD

Na CD-ROM-ie do³¹czonym do

czasopisma (wy³¹cznie w†wersji

EPo/oL) znajduje siÍ najnowsza,

przeznaczona do zastosowaÒ nieko-

mercyjnych wersja zestawu progra-

mistycznego QNX Momentics 6.2.1

NC. W†sk³ad pakietu wchodz¹: sys-

tem operacyjny QNX Neutrino

6.2.1, úrodowisko graficzne Photon

wraz z†programem Photon Applica-

tion Builder, narzÍdzia do tworze-

nia w³asnych sterownikÛw DDK s

(z kodami ürÛd³owymi po jednym

na dan¹ klasÍ), biblioteki ANSI

C†oraz narzÍdzia wiersza poleceÒ

GNU dla platformy docelowej x86

oraz ARM (kompilator GCC v2.95x,

GDB 5.x, Binutils 2.10.x).

Dla wszystkich zainteresowa-

nych tworzeniem w³asnych aplika-

cji dla platformy docelowej ARM

interesuj¹ce uzupe³nienie stanowi

pakiet BSP przeznaczony do insta-

lacji na komputerach podrÍcznych

iPAQ (iPAQ Reference Platform)

z†procesorem StrongARM SA-1110.

SposÛb instalacji systemu oraz kon-

figuracji skrosowanej platformy pro-

gramistycznej zosta³ opisany szerzej

na stronie: http://www.qnxzo-

ne.com/ipaq .

Jacek Rudnicki, KTT Quantum

jacek.rudnicki@quantum.com.pl

Dodatkowe informacje

Artyku³ powsta³ na podstawie materia³ów

udostêpnionych przez firmê Quantum, tel. (71)

362-63-56, www.quantum.com.pl.

Elektronika Praktyczna 8/2003

127

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: