智能命令行在SOPC系统中的设计

　　命令行是计算机系统中最重要的组件之一。它可以帮助开发人员更方便的控制系统。在调试过程中，可以让开发人员随时变更测试方法。

　　FPGA的成本越来越低，FPGA上的嵌入式系统(SOPC)也应用得越来越广泛。但是相对其他成熟的计算机体系，SOPC系统现在还没有命令行。为了更好的推广SOPC应用，笔者开发了一个智能的命令行模块，可以调用系统中的任意函数，降低了开发人员的使用难度。在最小配置时，它只有大约1000行代码，占用14KB存储容量，可以放在完全由FPGA片内资源构成的计算机系统中。它的结构也具有很好的扩展性，开发人员可以结合自己的需求，轻松添加命令，丰富它的特性。

　　命令行框架设计

　　1 总体设计

　　好的命令行要具有扩展性，开发人员能轻松添加自己的命令;也要傻瓜化，简单易于使用。

　　为了达到这两个目的，可采用编译器创建的数组作为命令的总索引数据结构。为每条命令创建一个变量，指定它放在一个命令行专用的段中;其中用段“shell_cmd_tab”存放用户主动创建的命令;用段“shell_cmd_tab_auto”存放系统中所有全局函数。创建变量只需调用宏SHELL_CMD_DECL，提供命令名、命令说明和函数名即可。这样就可以实现C语言函数、变量、段、内存区域的自动映射过程。

　　命令的数据结构如下。

　　typedef struct _ncommand_t {

　　const char *name;

　　const char *descr;

　　shell_st_call cfunc;

　　} ncommand_t;

　　为了简化命令的创建，定义下面这个宏来创建命令。

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

　　创建命令的实例如下：SHELL_CMD_DECL(“dump”, “Shows a memory dump”, hexdump);

　　2 连接脚本

　　在连接脚本里指定段的位置是简化命令行使用流程的关键。GCC使用PROVIDE定义变量。笔者使用PROVIDE定义了各个段的起始地址和结束地址，从而可以在代码中使用段地址查询到所有命令。在编译器使用的连接脚本中添加如下行定义函数表。

　　.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