如圖1，嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試方法一般為通過PC（宿主機）上的集成開發(fā)環(huán)境交叉編譯針對特定電路板（目標(biāo)機）的程序，然后將程序通過目標(biāo)板的JTAG、串口或網(wǎng)口等途徑下載到目標(biāo)板上運行。因此，為了構(gòu)造一個嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，擁有一塊包含CPU、存儲器及I/O電路的目標(biāo)電路板往往是必要的。雖然許多集成開發(fā)環(huán)境附帶模擬軟件，但僅限于指令集的模擬，均無法模擬物理的目標(biāo)機硬件平臺，因而在其上只能進行應(yīng)用程序的象征性模擬開發(fā)。但是，并非所有人都能擁有一塊物理的電路板。在這種情況下，我們?nèi)绾螛?gòu)造一個模擬的開發(fā)環(huán)境，其學(xué)習(xí)效果就如同擁有完全真實的電路板一樣呢？本文試圖解答此問題，主體內(nèi)容包括四個方面：
<!--[if !supportLists]-->? <!--[endif]-->利用VMware等軟件模擬真實的目標(biāo)機；
<!--[if !supportLists]-->? <!--[endif]-->構(gòu)建VMware虛擬PC上VxWorks BSP，建立Bootrom和OS映像；
<!--[if !supportLists]-->? <!--[endif]-->修改Tornado相關(guān)設(shè)置，連接宿主機與目標(biāo)機，建立調(diào)試通道；
<!--[if !supportLists]-->? <!--[endif]-->寫一個簡單的應(yīng)用程序并下載到目標(biāo)系統(tǒng)運行。
id="_x0000_t75" coordsize="21600,21600" o:spt="75" o:preferrelative="t"
path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" filled="f" stroked="f">
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖1 嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試
本文工作的最終目標(biāo)為：
（1）VxWorks在VMware啟動成功并順利運行，如圖2；
style='width:267pt;height:195pt'>
o:title="vxworks in vmware" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖2 在VMware中運行的VxWorks
（2）可在Tornado上針對目標(biāo)板編譯程序并進行調(diào)試，如圖3。
style='width:334.5pt;height:231pt'>
o:title="tornado in run" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖3 與目標(biāo)機建立調(diào)試通道的Tornado
PC也具有目標(biāo)機的所有特點，實際上，我們可以把PC作為嵌入式系統(tǒng)的目標(biāo)機，從而構(gòu)造如圖4所示的開發(fā)模型：
type="#_x0000_t75" style='width:182.25pt;height:59.25pt' o:ole="">
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖4 PC作為目標(biāo)機
很遺憾，這種方法實際上非常麻煩，同時開動兩臺PC進行調(diào)試將使你和你的室友飽受折磨。因此，我們可以借助VMware來在本機上虛擬出另一PC。
VMware的確是天才的作品！在同一PC上，利用VMware幾乎可以安裝所有的操作系統(tǒng)，而且操作系統(tǒng)之間的切換不需要重新啟動電腦。VM的意義是Virtual Machine，即虛擬出一個邏輯的電腦，它可以提供基于Intel CPU的虛擬PC系統(tǒng)環(huán)境，包括CPU、內(nèi)存、BIOS、硬盤和其他外圍硬件設(shè)備。
下面我們講解用VMware來建立一臺虛擬PC的步驟：
（1）下載并安裝VMware；
（2）使用VMware向?qū)Ы⒁粋�針對VxWorks的虛擬機；
此步驟中注意在操作系統(tǒng)中選擇“other”，如圖5：
style='width:277.5pt;height:246pt'>
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖5 選擇Other操作系統(tǒng)
由于目標(biāo)機最終通過軟盤啟動，因此要求你的電腦具有軟驅(qū)。很遺憾，當(dāng)年日常使用的軟盤如今成了古董，很少再有電腦配備軟驅(qū)。因此，我們再來制造一個假冒偽劣產(chǎn)品，虛擬一個軟驅(qū)。又一個天才的工具軟件RamDiskNT為我們提供了這一便利，圖6演示了用RamDiskNT虛擬一個1.44M軟盤的方法。
style='width:289.5pt;height:291.75pt'>
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖6 虛擬軟驅(qū)和軟盤
僅僅虛擬一個軟驅(qū)是不夠的，把這個軟驅(qū)添加到我們建立的虛擬機中才算修成正果，圖7演示了添加軟驅(qū)后的虛擬機硬件設(shè)置。
id="_x0000_i1032" type="#_x0000_t75" style='width:414.75pt;height:319.5pt'>
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖7 包含軟驅(qū)的虛擬機
VMware為運行于其上的操作系統(tǒng)提供虛擬網(wǎng)卡支持，該網(wǎng)卡類型即為AMD的PC-NET。實際上，在Tornado開發(fā)包中已經(jīng)包含了該類型網(wǎng)卡的驅(qū)動程序，但經(jīng)過測試，對于VMware無法正常工作，所以需要從AMD的網(wǎng)站下載最新的驅(qū)動程序。
下載得到的是一個可執(zhí)行的安裝程序，運行該程序?qū)⒌玫揭粋�壓縮包和一個幫助文件，按照該幫助的要求，將壓縮包直接釋放到Tornado目錄下。如果提示是否允許覆蓋文件，則選擇允許。
此后按如下步驟完成驅(qū)動程序的編譯和替換：
（1）打開一個控制臺窗口，運行批處理程序：
C:\tornado2.2\host\x86-win32\bin\torVars.bat;
該批處理文件用于設(shè)置環(huán)境變量，其內(nèi)容為：
rem Command line build environments
set WIND_HOST_TYPE=x86-win32
set WIND_BASE=C:\Tornado2.2
set PATH=%WIND_BASE%\host\%WIND_HOST_TYPE%\bin;%PATH%
如果沒有設(shè)置成功，可以手工設(shè)置這些環(huán)境變量。
（2）定位到C:\tornado2.2\target\src\drv\end目錄，運行：
make CPU=PENTIUM tool=gnu ln97xend.o
（3）定位到C:\tornado2.2\target\lib\pentium\PENTIUM\common目錄，并將上一步生成的文件ln97xend.o復(fù)制到此目錄下。備份此目錄下的文件libdrv.a；
（4）運行命令arpentium -d libdrv.a ln97xEnd.o，刪除libdrv.a中原有的ln97xEnd模塊；
（5）運行命令arpentium -ra iOlicomEnd.o libdrv.a ln97xEnd.o將我們剛剛創(chuàng)建的新ln97xEnd模塊添加進去。
我們要修改編譯VxWorks的配置頭文件Config.h中定義的一些參數(shù)，使編譯出來的系統(tǒng)引導(dǎo)程序和VxWorks的映象符合我們的要求；同時還要修改sysLn97xEnd.c這個文件，以使系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能正常運行。
（1）定位目錄到C:\tornado2.2\target\config\pcPentium并打開該目錄下Config.h文件；
（2）查找到定義DEFAULT_BOOT_LINE宏的地方，修改預(yù)處理條件CPU == PENTIUM分支下的定義如下：
#define DEFAULT_BOOT_LINE \
"lnPci(0,0)your_host_name:d:\\vxWorks h=193.168.80.169 e=193.168.80.254 u=target pw=vxworks tn=target"
其中：
lnPci(0,0)指定了使用第0個網(wǎng)卡和第0個處理器，lnPci這個標(biāo)識會因為使用的驅(qū)動程序不同而有所不同，但這里用lnPci就可以了；
host指定你的主機的名字，使用host就可以；
d:\\vxWorks指定了VxWorks映象下載的完整路徑(后面會有說明)；
h=193.168.80.169是宿主機的IP地址，可以根據(jù)實際情況修改；
e=193.168.80.254是目標(biāo)機的IP地址，可以根據(jù)實際情況修改；
u=target指定了FTP服務(wù)器的用戶名，這個FTP就是用來下載VxWorks映象的，后面還會提到；
pw=target是用戶名對應(yīng)的口令；
tn=target指定目標(biāo)機的名字，任意指定即可。
（3）指定網(wǎng)卡驅(qū)動程序
首先查找“Network driver options”這段文字，之后你可以看到在該注釋后面定義了一系列的有關(guān)網(wǎng)卡驅(qū)動的宏定義。注意保證INCLUDE_END和INCLUDE_LN_97X_END這兩個宏處于定義狀態(tài)（define），其他的宏都處于未定義狀態(tài)（undef），即：
/* Network driver options */
#define INCLUDE_END /* Enhanced Network Driver Support */
#undef INCLUDE_DEC21X40_END /* (END) DEC 21×4x PCI interface */
#undef INCLUDE_EL_3C90X_END /* (END) 3Com Fast EtherLink XL PCI */
#undef INCLUDE_ELT_3C509_END /* (END) 3Com EtherLink III interface */
#undef INCLUDE_ENE_END /* (END) Eagle/Novell NE2000 interface */
#undef INCLUDE_FEI_END /* (END) Intel 8255[7/8/9] PCI interface */
#undef INCLUDE_GEI8254X_END /* (END) Intel 82543/82544 PCI interface */
#define INCLUDE_LN_97X_END /* (END) AMD 79C97x PCI interface */
#undef INCLUDE_ULTRA_END /* (END) SMC Elite16 Ultra interface */
#undef INCLUDE_BSD /* BSD / Netif Driver Support (Deprecated) */
#undef INCLUDE_EEX /* (BSD) Intel EtherExpress interface */
#undef INCLUDE_EEX32 /* (BSD) Intel EtherExpress flash 32 */
#undef INCLUDE_ELC /* (BSD) SMC Elite16 interface */
#undef INCLUDE_ESMC /* (BSD) SMC 91c9x Ethernet interface */
（4）包含PC_CONSOLE
缺省情況下，VxWorks系統(tǒng)是不接受外部輸入設(shè)備（如鍵盤）的輸入，也不向外部輸出設(shè)備（如顯示器）輸出數(shù)據(jù)。為了便于調(diào)試，我們必須改變它的這種缺省狀態(tài)。我們查找定位宏INCLUDE_PC_CONSOLE，然后保證其處于定義狀態(tài)（define）即可，即：
#define INCLUDE_PC_CONSOLE /* PC keyboard and VGA console */
#ifdef INCLUDE_PC_CONSOLE
# define PC_CONSOLE (0) /* console number */
# define N_VIRTUAL_CONSOLES (2) /* shell / application */
#endif /* INCLUDE_PC_CONSOLE */
（5）修改sysLn97xEnd.c
打開C:\tornado2.2\target\config\pcPentium目錄下的sysLn97xEnd.c文件，先定位到“memory-mapped IO base”這段文字，然后將其前面的參數(shù)由pciRsrc[endUnit].bar[1]修改為NONE，保存即可，即：
sprintf (paramStr, paramTemplate,
endUnit, /* END unit number */
NONE, /* memory-mapped IO base */
pciRsrc[endUnit].bar[0], /* IO address space base */
PCI2DRAM_BASE_ADRS, /* host PCI mem. base */
pciRsrc[endUnit].irqvec, /* IRQ vector */
pciRsrc[endUnit].irq, /* IRQ number */
LN97X_CSR3_VALUE, /* csr3 register value */
LN97X_OFFS_VALUE, /* offset */
LN97X_RSVD_FLAGS, /* flags (reserved) */
&ln97xStrDesc[typeIdx] /* device description */
);
編譯Bootrom
打開Tornado開發(fā)工具，在Build菜單下選擇Build Boot ROM，選擇BSP為pcPentium，image類型為bootrom，工具為gnu，如圖8。點擊OK，Bootrom就會編譯。
style='width:254.25pt;height:154.5pt'>
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖8 編譯bootrom
編譯VxWorks映像
編譯生成bootrom后，還要創(chuàng)建一個VxWorks映象（image），也就是VxWorks操作系統(tǒng)本身的代碼，步驟為：
（1）創(chuàng)建一個“bootable VxWorks image”的工程，BSP 選擇pcPentium；
style='width:357.75pt;height:271.5pt'>
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖9 建立基于pcPentium BSP的VxWorks映像
（2）選擇需要的VxWorks組件
如圖10，在這個例子中我們需要包括兩個重要的組件：Telnet server 和 Target shell。前者使我們可以通過Telnet協(xié)議登錄到VxWorks操作系統(tǒng)中；后者則可以讓我們通過命令行控制VxWorks系統(tǒng)。另外，需要把所有C++相關(guān)的選項都包含進去。
style='width:201.75pt;height:298.5pt'>
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖10 包括Telnet server和Target shell組件
完成選擇后，即可開始編譯程序。到此我們已經(jīng)生成了VxWorks的系統(tǒng)引導(dǎo)程序和運行時的代碼映象。這里還要提醒讀者，在你每次修改完系統(tǒng)的配置信息（如：config.h）后，都要重新創(chuàng)建一個工程來編譯VxWorks映象，以免出現(xiàn)代碼不一致的問題。將生成的名為“vxworks”的文件(在你創(chuàng)建的工程的目錄下)復(fù)制到D:\VxWorks目錄下。這個路徑是由上面我們所設(shè)置的DEFAULT_BOOT_LINE宏中的路徑參數(shù)決定的，必須保持二者一致。
現(xiàn)在開始制作VxWorks系統(tǒng)引導(dǎo)磁盤，用于引導(dǎo)裝載VxWorks運行映象。定位目錄到C:\tornado2.2\target\config\pcPentium，插入您已經(jīng)格式化好的軟盤，然后運行：
mkboot a: bootrom
該命令將在軟盤上建立VxWorks系統(tǒng)引導(dǎo)分區(qū)，并將引導(dǎo)程序復(fù)制到軟盤上。
這里的FTP服務(wù)器用于在系統(tǒng)成功引導(dǎo)后，下載VxWorks的運行時映象。我們這里使用Tornado開發(fā)環(huán)境自帶的FTP服務(wù)器。
如圖11，打開Tornado FTP Server，選擇“Security”菜單下的“Users/Rights”子菜單，創(chuàng)建User Name為“target”，修改“Home Directory”為D:\VxWorks目錄（此路徑由上面的DEFAULT_BOOT_LINE參數(shù)決定），同時修改口令為“target”，最后點擊“Done”按鈕完成修改。
style='width:291.75pt;height:140.25pt'>
o:title="" />
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
圖11 配置FTP服務(wù)器
為了便于調(diào)試，我們還要打開FTP Server的日志功能。選擇“Logging”菜單下的“Logging Options”子菜單，其中除了“Winsock Calls”外，讓其他選項全都處于開啟狀態(tài)。
保持FTP Server窗口處于打開狀態(tài)（這樣FTP服務(wù)器就處于運行狀態(tài)）。
虛擬機從軟盤啟動，接下來會下載服務(wù)器D:\vxworks映像，服務(wù)器的FTP會有相關(guān)的log，如圖12：
圖12 FTP服務(wù)器 id="_x0000_s1026" type="#_x0000_t75" style='position:absolute;left:0;
text-align:left;margin-left:9pt;margin-top:1.8pt;width:415.5pt;height:286.5pt;
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