4. 启动ROM与引导加载器

在VxWorks的启动链中，bootrom是上电后最先获得执行权的一段固件级代码。它通常被烧录在目标板的NOR Flash、EPROM或通过ROM启动的存储介质中，由CPU复位向量直接跳入。bootrom的核心使命并不是运行完整的VxWorks应用，而是完成最小化的硬件初始化、建立可用的运行环境，并最终把控制权交给真正的VxWorks镜像或网络引导流程。理解bootrom，关键在于把它看作“启动链的第一级加载器”，而不是一个缩小的操作系统。

bootrom到底承担什么职责

bootrom通常由VxWorks提供的bootrom工程编译生成，内部包含引导加载器（bootloader）和可选的VxWorks引导镜像。它的职责可以归纳为四类：第一，CPU与基础外设初始化，包括异常向量、时钟、内存控制器、串口和定时器；第二，建立最小运行环境，使C代码可以执行，并初始化栈、堆和必要的全局数据结构；第三，提供引导参数与下载通道，例如通过串口、以太网或USB接收VxWorks镜像；第四，加载并跳转到VxWorks入口，完成从固件到操作系统的交接。

与PC上的BIOS/UEFI不同，bootrom通常与目标板硬件强绑定，其内存映射、串口基地址、Flash扇区布局都需要在工程配置中明确指定。因此，bootrom的构建不是“编译一个通用程序”，而是“为特定板卡定制一段启动固件”。

bootrom的构建流程

在Tornado或Workbench环境下，bootrom的构建通常从创建一个“bootrom工程”开始。工程会引用BSP（板级支持包）中的config.h、configAll.h以及sysLib.c、sysSerial.c等文件。构建流程可以概括为：选择BSP → 配置引导参数 → 选择镜像格式 → 编译链接 → 生成可烧录文件。

具体来说，第一步是在Workbench中新建“Boot ROM”工程，选择与目标板匹配的BSP，例如pentium、arm或ppc系列。第二步是配置引导参数，这些参数最终会写入bootrom的默认boot line中。第三步是选择bootrom的格式：常见的有bootrom.bin（纯二进制）、bootrom.hex（十六进制）、bootrom_uncmp（未压缩）和bootrom_comp（压缩）。压缩格式可以节省Flash空间，但启动时需要先解压到RAM。第四步是编译链接，生成bootrom文件。第五步是通过烧录器或Flash编程工具将bootrom写入目标板。

一个典型的bootrom工程配置片段如下：

/* config.h 中的关键引导参数 */
#define DEFAULT_BOOT_LINE \
  "motetsec(0,0)host:vxWorks h=192.168.1.100 e=192.168.1.50 u=target pw=vxworks"

/* 内存配置 */
#define LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS  0x00000000
#define LOCAL_MEM_SIZE        0x04000000  /* 64MB */

/* 串口配置 */
#define CONSOLE_BAUD_RATE     115200
#define CONSOLE_TTY           0

这段配置说明：目标板通过motetsec网卡引导，主机IP为192.168.1.100，目标板IP为192.168.1.50，用户名为target，密码为vxworks，镜像文件名为vxWorks。内存起始地址为0x00000000，大小为64MB。串口波特率为115200。这些参数在bootrom启动后可以通过串口命令行修改，但默认值来自编译时的配置。

引导参数配置与交互

bootrom启动后，通常会在串口输出一段启动信息，并进入一个简单的命令行界面。这个界面支持查看和修改引导参数，例如使用p命令打印当前boot line，使用c命令修改boot line，使用@命令启动引导。引导参数的核心是boot line，它决定了“从哪里加载、加载什么、加载到哪”。

boot line的典型格式为：device(unit,flags)host:file h=hostIP e=targetIP u=user pw=password。其中device是引导设备，如motetsec、ata、tffs；host是主机名或IP；file是镜像文件名；h、e、u、pw分别指定主机IP、目标IP、用户名和密码。如果使用串口下载，则设备名可能是tsfs或serial，此时需要指定波特率和文件路径。

与VxWorks镜像的衔接机制

bootrom完成硬件初始化和参数解析后，会进入镜像加载阶段。如果引导设备是以太网，bootrom会通过TFTP或FTP协议从主机下载vxWorks文件到目标板RAM的指定地址。下载完成后，bootrom会校验镜像的头部信息，确认入口地址和加载地址。然后，bootrom关闭中断、设置栈指针，并跳转到VxWorks的入口点。

VxWorks镜像的入口通常是usrInit或sysInit。在跳转之前，bootrom需要确保内存中已经正确放置了镜像，并且CPU处于可执行状态。跳转后，VxWorks会重新初始化内存管理、中断控制器和外设驱动，因为bootrom的初始化只是“最小化”的，不能直接复用。例如，bootrom可能只初始化了一个串口用于控制台，而VxWorks需要初始化所有串口、网卡和文件系统。

衔接过程中最容易出问题的环节是内存地址冲突。如果bootrom的加载地址与VxWorks镜像的链接地址不一致，跳转后就会跑飞。因此，在构建VxWorks镜像时，必须确保其链接地址与bootrom的加载地址匹配。通常，bootrom会将镜像加载到0x00100000或0x00200000等高端地址，而VxWorks镜像的链接脚本也会指定相同的入口地址。

实际构建中的注意事项

在实际工程中，bootrom的构建往往需要反复调试。常见问题包括：串口无输出，通常是波特率或引脚配置错误；网络下载失败，可能是IP地址冲突或TFTP服务未启动；跳转后无响应，多半是加载地址与链接地址不匹配。解决这些问题的关键是先确认bootrom本身能正常运行，再检查引导参数和镜像地址。

此外，bootrom的版本管理也很重要。不同批次的板卡可能使用不同的Flash芯片或内存布局，因此bootrom工程需要与硬件版本对应。建议在bootrom启动信息中打印版本号和编译时间，便于现场排查。对于量产设备，通常会将bootrom和VxWorks镜像一起烧录到Flash中，此时bootrom还需要支持从本地Flash加载镜像，而不是依赖网络。

总结来说，bootrom是VxWorks启动链中承上启下的关键环节。它把裸机硬件变成可加载镜像的环境，又把控制权交给完整的VxWorks内核。掌握bootrom的构建流程、引导参数配置和镜像衔接机制，是进行VxWorks板级开发和系统部署的基础能力。