基于VxWorks平臺的多串口卡通信設計

VxWorks操作系統(tǒng)是美國Wind River公司于1983年設計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)(RTOS)，良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，使其在嵌入式實時操作系統(tǒng)領域居于領先地位，廣泛應用于現(xiàn)代的各種嵌入式計算機系統(tǒng)中，比如軍事指揮系統(tǒng)、武器控制系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)中。而在這些系統(tǒng)中，往往不是單個計算機的控制，而是多個計算機以及其他設備組成通信網絡共同完成控制作用，因此，對于每一個嵌入式計算機除了連接必需的外設之外，還需要考慮計算機之間的通信。計算機間常用的通信方式是利用串行口來實現(xiàn)的。本文在VxWorks多串口通信的實現(xiàn)過程中未采用常見的標準VxWorks虛擬設備ttyDrv驅動方式，而是在用戶的驅動程序中直接對硬件進行初始化，以中斷方式進行串口通信。

1、環(huán)境及配置

VxWorks嵌入式開發(fā)采用圖1所示的主機一目標機方式。

其他硬件與本文關系不大，這里主要介紹串口卡，該卡是DIAMOND SYSTEM公司生產的EMERALD-MM-8型8串口擴展卡(以下簡稱EMM8)，是基于2片ST16C554芯片的8串口集成板卡，每一路串口均可單獨配置成符合RS-232C/RS-422A/RS-485協(xié)議規(guī)范，最高速率可達115.2kb/s。通用異步收發(fā)器(UART)ST16C554用來擴展4路串口通道。每路通道各有一組16B的收發(fā)FIFO和移位寄存器，用來緩沖數據和串并轉換。每個通道有12個8b內部寄存器，用來存放收發(fā)數據以及配置該串口的工作模式，需要在初始化時對各寄存器進行設置。本文根據工程的要求，將卡上的硬件跳線設好，如：各串口使用RS-232C協(xié)議，按照datasheet進行硬件跳線。其中J9的配置較為重要，如圖2所示。

D、C、B、A 四位表示base address，從data sheet中查表可知其跳線情況，以本項目為例，base address為0x300，則D、C、B、A分別為out、out、in、in，為1100。

2、3、4…15為該卡可用的中斷號，要使用哪個中斷就必須將其跳為in。本項目由于中斷資源不足，只能用一個中斷號即7號中斷，因此只將7設為in。

CK為頻段范圍跳線，對ST16C554來說必須為in。

另外，EMM8在系統(tǒng)啟動時會從板上的EEPROM 中讀取各個端口的基本配置信息，主要是端口映射地址及分配的中斷號，這些信息可以在啟動后編程修改，但一般是固定的，因此只要在EEPROM 中配置一次并保存即可。

2、多串口驅動開發(fā)

2.1 I/O系統(tǒng)與串口設備驅動層次結構

I/O系統(tǒng)與串口設備驅動層次如圖3所示。

圖3中最底層就是要編寫的驅動程序。在這里主要完成對具體硬件的各種操作，以及與上層的接口。硬件驅動層上面是ttyDrv和tyLib。這一層比較特殊，是Vxworks專門為串口設備準備的一個虛擬驅動庫，它把跟具體硬件無關的操作集成在了這一層中。這樣用戶只編寫與硬件有關的驅動和跟這一層的接口函數即可。從總的結構講，這2層都屬于設備驅動的范疇。再上一層是I/O系統(tǒng)層，Vxworks的I/O系統(tǒng)向上提供了7個基本的I/O接口，供應用程序調用；向下提供與各種設備驅動程序的接口。I/O系統(tǒng)把應用程序跟驅動程序有機地連接起來。最頂層就是用戶根據應用需要編寫的應用程序。ttyDrv是一個虛擬設備驅動，用于處理I/O系統(tǒng)與底層實際設備驅動程序(可以是用戶設計的驅動程序)之間的通信。使用ttyDrv控制串口是比較常見的串口驅動實現(xiàn)方式，實際上，直接對硬件進行初始化，以中斷方式進行串口通信也是可行的方式，且更加靠近底層，可以更自由、高效的控制串口。