第十一讲硬件抽象层与ecos移植.ppt

课前回顾 Counter Alarm Clock Timer 学习目标 硬件抽象层与eCos移植 硬件抽象层 HAL 硬件抽象层的结构 HAL的类型硬件抽象层文件描述 硬件抽象层接口 基本定义 体系结构描述 中断处理 I/O操作 Cache控制 SMP支持 诊断支持 链接脚本 学习目标 例外处理 HAL的启动处理 同步例外与异步中断的处理 虚拟向量 eCos的移植 平台抽象层的移植 变体抽象层的移植 体系结构抽象层的移植 学习指南 ｅＣｏｓ是一种可移植的嵌入式操作系统，它可以移植到１６位、３２位以及６４位的各种处理器和平台上。ｅＣｏｓ由各种组件构成，根据具体硬件平台的需要可以分别将这些组件加入到系统中来，从而实现各种所需的功能。ｅＣｏｓ的这种层次结构的最底层是硬件抽象层（ＨａｒｄｗａｒｅＡｂｓｔｒａｃｔｉｏｎＬａｙｅｒ），通常称为 ＨＡＬ。硬件抽象层 ＨＡＬ对处理器结构和系统硬件平台进行抽象，当需要在一个新的目标平台上运行ｅＣｏｓ时，只需对底层的硬件抽象层进行修改，便可迅速地将整个ｅＣｏｓ系统移植到新的平台上。 硬件抽象层 HAL 硬件抽象层处于ｅＣｏｓ层次结构中的最底层。根据所描述的硬件对象的不同，可以将硬件抽象层分成三个不同的子模块，它们分别是体系结构抽象层（ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＨＡＬ）、变体抽象层（ＶａｒｉａｎｔＨＡＬ）和平台抽象层（ＰｌａｔｆｏｒｍＨＡＬ）。 硬件抽象层 HAL 硬件抽象层 HAL 硬件抽象层 HAL 第一个子模块是体系结构抽象层。ｅＣｏｓ所支持的不同处理器系列都具有不同的体系结构，如 ＡＲＭ 系列、ＰｏｗｅｒＰＣ系列、ＭＩＰＳ系列等等。体系结构抽象层对 ＣＰＵ 的基本结构进行抽象和定义，此外它还包括中断的交付处理、上下文切换、ＣＰＵ 启动以及该类处理器结构的指令系统等等。 硬件抽象层 HAL 第二个子模块是变体抽象层。变体指的是该处理器在该处理器系列中所具有的特殊性，这些特殊性包括在Ｃａｃｈｅ、ＭＭＵ（内存管理部件）和ＦＰＵ（浮点部件）等方面与其处理器系列的基本结构具有的这样或那样的差异。ｅＣｏｓ的变体抽象层就是对这些特殊性进行抽象和封装。如果处理器具有片内（ｏｎｃｈｉｐ）内存和片内中断控制器，变体抽象层，也必须对它们进行处理。对于结构性的变体，实际上通常由体系结构抽象层来实现这种变体，变体抽象层只简单地提供适当的配置定义。 硬件抽象层 HAL 第三个子模块是平台抽象层。平台抽象层对当前系统的硬件平台进行抽象，包括平台的启动、芯片选择与配置、定时设备、Ｉ／Ｏ寄存器访问以及中断寄存器等等。 硬件抽象层 HAL ｅＣｏｓ在实现硬件抽象层时，采用了下述主要原则： ① 尽管大部分ｅＣｏｓ内核都使用Ｃ＋＋，但其硬件抽象层 ＨＡＬ均用 Ｃ语言和汇编语言加以实现。这使得 ＨＡＬ的适用范围更为广泛。 ② 所有与 ＨＡＬ的接口均采用 Ｃ＋＋宏（Ｍａｃｒｏｓ）加以实现。采用这种方式的好处是可以用内嵌Ｃ程序、内嵌汇编程序、外部Ｃ函数和外部汇编程序的形式对它们进行调用。同时，这种方式可以选择最有效的实现方法而不会影响到接口。在平台抽象层或变体抽象层需要对体系结构抽象层的定义进行更换或改进时，还可以采用这种宏定义的方式对它们进行重定义。 硬件抽象层 HAL ③ 硬件抽象层提供简单而具有可移植的机制来处理广泛范围内的处理器结构和硬件平台。虽然可以绕过硬件抽象层（不使用硬件抽象层）而直接对硬件进行操作，但这种对硬件直接操作的方式移植性较差。 硬件抽象层 HAL 利用配置工具可以对硬件抽象层进行下面几个方面的配置： ① ＰｌａｔｆｏｒｍｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＨＡＬｏｐｔｉｏｎｓ。提供一些与平台硬件无关的配置选项，为所有平台的 ＨＡＬ包所共有。例如，对上下文切换过程中保存的状态量进行控制的选项。对于不同的体系结构，这些选项的实现不尽相同。 ② ＨＡＬｉｎｔｅｒｒｕｐｔｈａｎｄｌｉｎｇ。提供与中断处理相关的一些配置选项，大多数的 ＨＡＬ包都共有这些选项。对于不同的硬件平台，它们的具体实现可能有差异。 硬件抽象层 HAL 利用配置工具可以对硬件抽象层进行下面几个方面的配置： ③ ＨＡＬｃｏｎｔｅｘｔｓｗｉｔｃｈｓｕｐｐｏｒｔ。提供一些与线程上下文相关的配置选项，大多数的 ＨＡＬ包都共有这些选项。对于不同的硬件平台，它们的具体实现可能有差异。 ④ Ｅｘｐｌｉｃｉｔｃｏｎｔｒｏｌｏｖｅｒｃａｃｈｅｂｅｈａｖｉｏｕｒ。提供一些对Ｃａｃｈｅ进行控制的选项，使得对Ｃａｃｈｅ行为的控制变得简单。 ⑤ Ｓｏｕｒｃｅｌｅｖｅｌｄｅｂｕｇｇｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔ。对源码级调试工具 ＧＤＢ的支持进行配置。 硬件抽象层 HAL 利用配置工具可以对硬件抽象层进行下面几个方面的配置： ⑥ ＲＯＭ ｍｏｎｉｔｏｒｓｕｐｐｏｒｔ。对 Ｒ