ARM開發(fā)掃盲篇.

1、ARM 開發(fā)掃盲篇1.做個最小系統(tǒng)板：如果你從沒有做過 ARM 的開發(fā),建議你一開始不要貪 大求全,把所有的應用都做好,因為 ARM 的啟動方式和 dsp 或單片機有所不同,往 往會遇到各種問題,所以建議先布一個僅有 Flash,SRAM 或 SDRAM、CPU、 JTAG、和復位信號的小系統(tǒng)板，留出擴展接口。使最小系統(tǒng)能夠正常運行，你的任 務就完成了一半，好在 ARM的外圍接口基本都是標準接口，如果你已有這些硬件的 布線經(jīng)驗,這對你來講是一件很容易的事情。2.寫啟動代碼，根據(jù)硬件地址先寫一個能夠啟動的小代碼，包括以下部分：初 始化端口，屏蔽中斷，把程序拷貝到 SRAM 中；完成代碼的重映射；

2、配置中斷句柄，連 接到 C 語言入口。也許你看到給你的一些示例程序當中bootloader 會有很多東西,但是不要被這些復雜的程序所困擾，因為你不是做開發(fā)板的，你的任務就是做段小程 序,讓你的應用程序能夠運行下去3.仔細研究你所用的芯片的資料，盡管 ARM 在內(nèi)核上兼容，但每家芯片都有 自己的特色，編寫程序時必須考慮這些問題。尤其是女孩子，在這兒千萬別有依賴心 理，總想拿別人的示例程序修改，卻越改越亂。4.多看一些操作系統(tǒng)程序，在 ARM 的應用開放源代碼的程序很多，要想提高 自己，就要多看別人的程序,linux,uc/os-ll 等等這些都是很好的原碼。5.如果你是作硬件，每個廠家基本上都有

3、針對該芯片的 DEMO 板原理圖。先 將原理圖消化。這樣你以后做設計時,對資源的分配心中有數(shù)。器件的 DATSHEET 一定要好好消化。6.如果做軟件最好對操作系統(tǒng)的機理要有所了解。當然這對軟件工程師來說 是小菜一碟。但如果是硬件出身的就有點費勁。7.問：做最小系統(tǒng)板是 2 層還是 4 層好?答：只有 AT91 可以用兩層板,其他的最少 4 層;44b0 的地和電源處理好也可用 兩層板;談四層板和 33 歐電阻,選用四層板不僅是電源和地的問題，高速數(shù)字電路 對走線的阻抗有要求，二層板不好控制阻抗。 33 歐電阻一般加在驅(qū)動器端，也是起 阻抗匹配作用的；布線時要先布數(shù)據(jù)地址線，和需要保證的高速線

4、；在高頻的時 候,PCB 板上的走線都要看成傳輸線。傳輸線有其特征阻抗，學過傳輸線理論的都知道,當傳輸線上某處出現(xiàn)阻抗突變（不匹配時，信號通過就會發(fā)生反射，反射對原信 號造成干擾，嚴重時就會影響電路的正常工作。采用四層板時，通常外層走信號線，中間兩層分別為電源和地平面，這樣一方面隔離了兩個信號層，更重要的是外層的走 線與它們所靠近的平面形成稱為微帶 （microstrip 的傳輸線，它的阻抗比較固定，而且 可以計算。對于兩層板就比較難以做到這樣。這種傳輸線阻抗主要于走線的寬度、 到參考平面的距離、敷銅的厚度以及介電材料的特性有關，有許多現(xiàn)成的公式和程序可供計算。33 歐電阻通常串連放在驅(qū)動的一

5、端（其實不一定 33 歐,從幾歐到五、 六十歐都有，視電路具體情況，其作用是與發(fā)送器的輸出阻抗串連后與走線的阻抗匹 配,使反射回來（假設解收端阻抗沒有匹配 的信號不會再次反射回去（吸收掉,這樣接 收端的信號就不會受到影響。接收端也可以作匹配，例如采用電阻并聯(lián)，但在數(shù)字系統(tǒng)比較少用，因為比較麻煩，而且很多時候是一發(fā)多收，如地址總線，不如源端匹配易 做。這里梭說的咼頻，不一定是時鐘頻率很咼的電路，是不是咼頻不止看頻率，更重要是看信號的上升下降時間。通?？梢杂蒙仙ɑ蛳陆禃r間估計電路的頻率，一般取上升時間倒數(shù)的一半，比如如果上升時間是 1ns,那么它的 倒數(shù)是 1000MH z,也就是說在設計電路是

6、要 500MHz 的頻帶來考慮。有時候要故意 減慢邊緣時間，許多高速 IC 其驅(qū)動器的輸出斜率是可調(diào)的.構(gòu)造嵌入式 LinuxLinux 自身具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運 行環(huán)境,并且可以跨越嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的仿真工具（ICE ）的障礙。內(nèi)核的完全 開放使人們可以自己設計和開發(fā)出真正的硬實時系統(tǒng)，軟實時系統(tǒng)在 Linux 中也容易得到實現(xiàn)。強大的網(wǎng)絡支持使得可以利用Lin ux 的網(wǎng)絡協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的 TCP/IP 網(wǎng)絡協(xié)議棧。Linux 提供了完成嵌入功能的基本內(nèi)核和所需要的所有 用戶界面，它是多面的。它能處理嵌入式任務和用戶界面。一個小型的嵌入式 L

7、inux 系統(tǒng)只需要下面三個基本元素：*引導工具* Linux 微內(nèi)核，由內(nèi)存管理、進程管理和事務處理構(gòu)成*初始化進程如果要讓它能干點什么且繼續(xù)保持小型化，還得加上：*硬件驅(qū)動程序*提供所需功能的一個或更多應用程序。再增加功能，或許需要這些：* 一個文件系統(tǒng)（也許在 ROM 或 RAM ）中* TCP/IP 網(wǎng)絡堆棧下面我們就從精簡內(nèi)核、系統(tǒng)啟動、驅(qū)動程序?qū)-Window 換成MicroWindows 四個步驟介紹嵌入式 Linux 的實際開發(fā)。精簡內(nèi)核：構(gòu)造內(nèi)核的常用命令包括：make con fig、dep、clea n、mrproper、zlmage、bzImage、modules、m

8、odules_install。命令說明略?，F(xiàn)在舉個例子說明一下：我使用的是 Mandrake 內(nèi)附的 2215。我沒有修改任何一行程序碼,完全只靠修改組態(tài)檔得到這些數(shù)據(jù)。首先,使用 make config 把所有可以拿掉的選項都拿得。 不要 floppy;不要 SMP、MTRR;不要 Networking、SCSI;把所有的 block device 移除,只留下 old IDE device;把所有的 character device 移除；把所有的 filesystem 移除，只留下 mi nix;不要 sou nd 支援。相信我，我己經(jīng)把所有的 選項都移除了。這樣做之后，我得到了一個 1

9、88K 的核心。還不夠小嗎？0K,再加上 一招,請把下列兩個檔案中的-O3,-O2 用-Os 取代。./Makefile./arch/i386/kernel/Makefile這樣一來,整個核心變小了 9K,成為 179K。 不過這個核心恐怕很難發(fā)揮 Linux 的功能，因此我決定把網(wǎng)絡加回去。把 General 中的 network support 加回去,重新編譯,核心變 成189 K。10K 就加上個 TCP/IP stack 似乎是很上算的生意。有 stack 沒有 driver 也 是枉然,所以我把 embedded boarc 常用的 RTL8139 的 driver 加回去,195

10、K。如果你 需要 DOS 檔案系統(tǒng)，那大小成為 213K。如果 minix 用 ext2 換代,則大小成長至 222K。Linux 所需的內(nèi)存大約在 600K800K 之間。1MB 內(nèi)存就可能可以開機了，但不太有用，因為連載入 C程庫都有困難。2MB 內(nèi)存應該就可以做點事了，但要到 4MB 以上才可以執(zhí)行一個比較完整的系統(tǒng)。因為Linux 的 filesystem 相當大,大約在 230K 左右,占了 1/3 的體積。 內(nèi)存管理占了 80K,和核心其它部分的總和差不 多。 TCP/IPstack 占了 65K,驅(qū)動程序占了 120K。SysV IPC 占了 21K,必要的話可 以拿掉,核心檔應

11、該可以再小個 10K 左右。如果要裁剪核心大小，應該動那里呢？答 案很明顯,當然是文件系統(tǒng)。Linux 的 VFS 簡化了檔案系統(tǒng)的設計，buffer cache, directory cache 增加了系統(tǒng)的效率。但這些 embedded 系統(tǒng)根本就用處不大。如果可 以把它們拿掉，核心可以馬上縮小20K左右。 如果跳過整個VFS,直接將文件系統(tǒng) 寫成一個driver的型式,應該可以將230K縮減至 50K 左右。整個核心縮到 100K 左右。系統(tǒng)啟動系統(tǒng)的啟動順序及相關文件仍在核心源碼目錄下，看以下幾個文件：./arch/$ARCH/boot/bootsect.s./arch/$ARCH/b

12、oot/setup.s./in it/mai n.cbootsect.S 及 setup.S這個程序是 Linux kernel 的第一個程序,包括了 Linux 自己的 bootstrap 程序，但 是在說明這個程序前，必須先說明一般 IBM PC 開機時的動作（此處的開機是指 打開 PC的電源。一般 PC 在電源一開時,是由內(nèi)存中地址 FFFF:0000 開始執(zhí)行（這個地 址一定在ROM BIOS中,ROM BIOS 一般是在 FEOOOh到 FFFFFh中,而此處的內(nèi) 容則是一個 jump指令 jump 到另一個位于 ROM BIOS 中的位置,開始執(zhí)行一系列的 動作。緊接著系統(tǒng)測試碼之

13、后,控制權(quán)會轉(zhuǎn)移給 ROM 中的啟動程序（ROM bootstrap rout ine。這個程序會將磁盤上的第零軌第零扇區(qū)讀入內(nèi)存中，至于讀到內(nèi)存的哪里呢？-絕對位置 07C0:0000（即 07C00h 處,這是 IBM 系列 PC 的特性。而位于 Linux 開機磁盤的 boot sector 上的,正是 Linux 的 bootsect 程序。把大家所熟知的 MS DOS 與 Linux的開機部分做個粗淺的比較。MS DOS 由位于磁盤上 boot sector 的boot 程序負責把 IO.SYS 載入內(nèi)存中,而 IO.SYS 則負有把 DOS 的 kernel -MSDOS.SYS

14、載入內(nèi)存的重任。而 Linux 則是由位于 boot sector 的 bootsect 程序負 責把 setup 及 Linux 的 kernel 載入內(nèi)存中,再將控制權(quán)交給 setup。驅(qū)動程序在 Linux 系統(tǒng)里,設備驅(qū)動程序所提供的這組入口點由一個結(jié)構(gòu)來向系統(tǒng)進行 說明。設備驅(qū)動程序所提供的入口點，在設備驅(qū)動程序初始化的時候向系統(tǒng)進行登 記,以便系統(tǒng)在適當?shù)臅r候調(diào)用。Linux 系統(tǒng)里,通過調(diào)用 register_chrdev 向系統(tǒng)注 冊字符型設備驅(qū)動程序。在 Lin ux 里,除了直接修改系統(tǒng)核心的源代碼，把設備驅(qū)動 程序加進核心里以外，還可以把設備驅(qū)動程序作為可加載的模塊，由系

15、統(tǒng)管理員動態(tài) 地加載它,使之成為核心的一部分。也可以由系統(tǒng)管理員把已加載的模塊動態(tài)地卸 載下來。Linux 中,模塊可以用 C語言編寫,用 gcc 編譯成目標文件（不進行鏈接，作為*.o 文件存在）。為此需要在 gcc 命令行里加上-c 的參 數(shù)。在成功地向系統(tǒng)注冊了設備驅(qū)動程序后（調(diào)用register_chrdev 成功后），就可以用 mknod 命令來把設備映射為一個特別文件。其它程序使用這個設備的時候，只 要對此特別文件進行操作就行了。將 X-Window 換成 MicroWindowsMicroWindows 是使用分層結(jié)構(gòu)的設計方法。允許改變不同的層來適應實際的應用。在最底一層，提供

16、了屏幕、鼠標/觸摸屏和鍵盤的驅(qū)動，使程序能訪問實際的硬件設備和其它用戶 定制設備。在中間一層，有一個輕巧的圖形引擎，提供了繪制線條、區(qū)域填充、繪制 多邊形、裁剪和使用顏色模式的方法。在最上一層，提供了不同的 API 給圖形應用程序使用。 這些 API 可以提供或不提供桌面和窗口外形。 前,MicroWindows 支持 WindowsWin32/WinCE GDI 和 Nano-X API。這些 API 提供了 Win32 和 X 窗口系 統(tǒng)的緊密兼容性,使得別的應用程序可以很容易就能移植到MicroWindows 上。何謂嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗