智能命令行在SOPC系統(tǒng)中的設計

命令行是計算機系統(tǒng)中最重要的組件之一。它可以幫助開發(fā)人員更方便的控制系統(tǒng)。在調試過程中，可以讓開發(fā)人員隨時變更測試方法。

　　FPGA的成本越來越低，FPGA上的嵌入式系統(tǒng)(SOPC)也應用得越來越廣泛。但是相對其他成熟的計算機體系，SOPC系統(tǒng)現在還沒有命令行。為了更好的推廣SOPC應用，筆者開發(fā)了一個智能的命令行模塊，可以調用系統(tǒng)中的任意函數，降低了開發(fā)人員的使用難度。在最小配置時，它只有大約1000行代碼，占用14KB存儲容量，可以放在完全由FPGA片內資源構成的計算機系統(tǒng)中。它的結構也具有很好的擴展性，開發(fā)人員可以結合自己的需求，輕松添加命令，豐富它的特性。

　　命令行框架設計

　　1 總體設計

　　好的命令行要具有擴展性，開發(fā)人員能輕松添加自己的命令;也要傻瓜化，簡單易于使用。

　　為了達到這兩個目的，可采用編譯器創(chuàng)建的數組作為命令的總索引數據結構。為每條命令創(chuàng)建一個變量，指定它放在一個命令行專用的段中;其中用段“shell_cmd_tab”存放用戶主動創(chuàng)建的命令;用段“shell_cmd_tab_auto”存放系統(tǒng)中所有全局函數。創(chuàng)建變量只需調用宏SHELL_CMD_DECL，提供命令名、命令說明和函數名即可。這樣就可以實現C語言函數、變量、段、內存區(qū)域的自動映射過程。

　　命令的數據結構如下。

　　typedef struct _ncommand_t {

　　const char *name;

　　const char *descr;

　　shell_st_call cfunc;

　　} ncommand_t;

　　為了簡化命令的創(chuàng)建，定義下面這個宏來創(chuàng)建命令。

　　#define SHELL_CMD_DECL(name, usage, func) ncommand_t _shell_cmd_tab_##func _attribute_ ( (section( “.shell_cmd_tab”) ) )={ name, usage, func }; // small memory version

　　創(chuàng)建命令的實例如下：SHELL_CMD_DECL(“dump”, “Shows a memory dump”, hexdump);

　　2 連接腳本

　　在連接腳本里指定段的位置是簡化命令行使用流程的關鍵。GCC使用PROVIDE定義變量。筆者使用PROVIDE定義了各個段的起始地址和結束地址，從而可以在代碼中使用段地址查詢到所有命令。在編譯器使用的連接腳本中添加如下行定義函數表。

　　.shell :

　　{

　　PROVIDE (__ram_shell_start = ABSOLUTE(.));

　　. = ALIGN(32 / 8);

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_begin = ABSOLUTE(.));

　　*(.shell_cmd_tab .shell_cmd_tab.*)

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_end = ABSOLUTE(.));

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_auto_begin = ABSOLUTE(.));

　　*(.shell_cmd_tab_auto .shell_cmd_tab_auto.*)

　　PROVIDE (__ram_shell_cmd_tab_auto_end = ABSOLUTE(.));

　　*(.shell .shell.*)

　　. = ALIGN(32 / 8);

　　PROVIDE (__ram_shell_end = ABSOLUTE(.));

　　} > ddr_sdram