接口技術-1課程介紹

課程介紹基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術一些典型的嵌入式系統(tǒng)應用實例基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式系統(tǒng)（圖）基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術什么是嵌入式系統(tǒng)例：洗衣機中的智能控制板 單片計算機系統(tǒng) 完成洗衣過程的控制 在洗衣機內(nèi)部 用戶不感覺其存在 只是洗衣機的一部分基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術為什么要學習嵌入式系統(tǒng)市場需求－中國具有世界最大嵌入式技術市場，將成為世界第一，手持儀器設備、信息家電、城市建設、工業(yè)控制、軍事應用，……，嵌入式技術無處不在。企業(yè)人才需求－軟硬件設計人才，應用開發(fā)人才，綜合性人才，……技術發(fā)展趨勢要求－8位、16位、32位，實時操作系統(tǒng)，……基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術為什么要學習嵌入式技術？個人職業(yè)發(fā)展的需要人才市場需求大___嵌入式技術無處不在IT人才就業(yè)機會一般軟件開發(fā)人員門檻低，競爭激烈工作比較辛苦薪水不高（軟件藍領）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員門檻高，競爭相對溫和工作相對輕松薪水較高單位（急需）很多企業(yè)需要高職層面的嵌入式應用技術人才

基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術課程目的介紹嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺組成原理及其接口技術。本課程主要學習某個具有代表性的嵌入式CPU（ARM系列）的內(nèi)部寄存器結構、匯編指令系統(tǒng)、中斷（異常）管理機制及常用的外圍接口，同時要學習無操作系統(tǒng)下的編程技術?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術課程教學內(nèi)容：(基于ARM的嵌入式接口技術)1，嵌入式系統(tǒng)導論介紹嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展、應用、開發(fā)環(huán)境；2，體系結構與指令系統(tǒng)介紹ARM9體系結構和ARM9匯編指令系統(tǒng)；3，嵌入式程序設計語言介紹ARM9匯編指令系統(tǒng)中的偽指令，匯編程序設計、C程序設計及匯編和C程序混合編程；4，S3C2410介紹介紹三星公司的S3C2410，實驗開發(fā)系統(tǒng)，接口示例5，存儲器接口介紹存儲器接口設計技術；6，中斷機制介紹中斷控制機制級編程；7，DMA機制介紹DMA的基本原理及處理流程；8，定時/計數(shù)器接口介紹定時器原理及控制；9，通用I/O接口介紹通用I/O接口技術；10，串行通信接口介紹嵌入式系統(tǒng)的時鐘配置及RS-232串行總線接口技術；11，人機接口及其他接口介紹簡單的人機接口的設計技術及步進電機和A/D轉換接口、IIC總線接口。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術實驗教學內(nèi)容1，集成開發(fā)環(huán)境的使用、匯編語言；2，存儲器實驗；3，中斷實驗；4，DMA實驗；5，步進電機實驗；6，RTC、定時器實驗；7，PWM實驗；8，串口通信實驗；9，I/O接口實驗；鍵盤實驗；10，D/A、A/D實驗；基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術實訓內(nèi)容1，流水燈、交通燈2，LED燈漸明漸暗3，可控式紅綠燈4，電子鬧鐘5，倒計時6，搶答器。。。。。?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術課程考試要求：1，平時實驗+實驗報告100分，占總成績的30％；2，期終筆試100分，占總成績的70％?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術實訓考查要求1，實訓內(nèi)容完成情況2，實驗報告3，學期結束的上機考核基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術第一章嵌入式系統(tǒng)導論11/6/2022本章學習目標與要求1.了解什么是嵌入式系統(tǒng)，嵌入式計算的特點；2.了解嵌入式系統(tǒng)的應用及硬件平臺、軟件平臺的發(fā)展；3.描述嵌入式系統(tǒng)的應用及前景；4.描述嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境；5.了解并掌握ADS開發(fā)環(huán)境的使用?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.1工作場景導入11/6/2022工作場景1，解析洗衣機中智能控制板的工作2，利用ADS集成開發(fā)環(huán)境，編寫并調(diào)試如下的兩個程序：AREATEAT,CODE,READONLYENTRYstartMOVR0,#0 MOVR1,#1repeatADDR2,R1,#1MULR3,R2,R1

ADDR0,R0,R3ADDR1,R1,#1CMPR1,#10BLErepeatldrr4,=0x30008000strr0,[r4]END要求在AXD中使用單步調(diào)試的方法，觀察各個寄存器值的變化?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術引導問題（1）在日常生活中，你是否接觸過嵌入式系統(tǒng)設備？哪些屬于嵌入式系統(tǒng)設備？（2）什么是嵌入式系統(tǒng)？（3）開發(fā)嵌入式系統(tǒng)軟件的方法和開發(fā)普通的PC機上運行的軟件方法一樣嗎？（4）嵌入式軟件和普通軟件的運行環(huán)境一樣嗎？（5）集成開發(fā)環(huán)境如何使用？基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.2嵌入式系統(tǒng)應用11/6/20221.2.1無處不在的嵌入式系統(tǒng)1、工業(yè)控制：如工業(yè)過程控制、機床、冶金、電子、交通甚至航空航天等行業(yè)。工業(yè)控制設備的核心已經(jīng)從低端型采用的8位單片機逐漸成為32位、64位的處理器。2、交通：在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)獲得了廣泛的應用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。汽車電子包括車載音響、車載電話、防盜系統(tǒng)等產(chǎn)品，還包括汽車儀表、導航系統(tǒng)、發(fā)動機控制器、底盤控制器等技術含量高的產(chǎn)品。3、信息家電及家庭智能管理系統(tǒng)：將成為嵌入式系統(tǒng)最大的應用領域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準確和更安全的性能。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡進行遠程控制?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.2.1無處不在的嵌入式系統(tǒng)4、POS網(wǎng)絡及電子商務：公共交通無接觸智能卡(ContactlessSmartcard,CSC)發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活，到時手持一卡就可以行遍天下。5、環(huán)境工程與自然：水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。6、機器人：嵌入式芯片的發(fā)展將使機器人在微型化，高智能方面優(yōu)勢更加明顯，同時會大幅度降低機器人的價格，使其在工業(yè)領域和服務領域獲得更廣泛的應用。7、軍事領域：空中飛行器、軍事偵察等、各種武器控制以及坦克、軍艦、戰(zhàn)斗機、雷達、通信裝備等陸?？斩喾N軍用裝備上?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術家用方面數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持通訊、存儲設備的核心?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術信息家電信息家電是指所有能提供信息服務或通過網(wǎng)絡系統(tǒng)交互信息的消費類電子產(chǎn)品。后PC時代，計算將無處不在，家用電器將向數(shù)字化和網(wǎng)絡化發(fā)展，電視機、冰箱、微波爐、電話等都將嵌入計算機，并通過家庭服務器與Internet連接，轉變?yōu)橹悄芫W(wǎng)絡家電，還可以實現(xiàn)遠程家電控制、遠程教育等新功能?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術信息家電——數(shù)字機頂盒基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式視頻服務器基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術現(xiàn)代化家庭基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術智能玩具與機器人基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術移動計算設備移動計算設備包括智能手機、PDA、電子導航系統(tǒng)等。中國擁有世界上最大的手機用戶群，智能手機已向著具有強大計算功能的方向發(fā)展，而不僅僅只用于通信。在未來，新的移動、手持式設備將會得到極大的發(fā)展，通過這些設備實現(xiàn)人們可以隨時隨地進行互聯(lián)訪問?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式Internet應用基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術工業(yè)控制機床、冶金、電子、交通、航空航天等行業(yè)技術升級的重要基礎基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術汽車電子汽車電子包括：車載音響、車載電話、防盜系統(tǒng)等產(chǎn)品。還包括汽車儀表、導航系統(tǒng)、發(fā)動機控制器(如空燃比控制、點火正時控制)、底盤控制器(如制動防抱死控制、驅動防滑控制、車輛穩(wěn)定性控制)等技術含量高的產(chǎn)品。在將來，汽車將成為娛樂中心和移動辦公中心，汽車電子的各組成部分將要建立在標準通信協(xié)議基礎上?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術基于RTLinux的仿人機器人高48cm

重:6kg

靈活性：20DOF操作系統(tǒng):RT-Linux

接口形式:USB1.0(12Mbps)響應周期:1ms

能源：DC24Vx6.2A(150W)制造：富士通基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術阿富汗參加反恐作戰(zhàn)的“赫耳墨斯”價值4萬美元，可攜帶2架攝像機，發(fā)揮了很好作用。軍事偵察基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術空中飛行器微型飛行器---“黑寡婦”基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術基于VXworks的火星探路者基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術2004年“勇氣號”再次登陸火星基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術WearableComputing基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.2.2嵌入式系統(tǒng)的歷史嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機時代。經(jīng)歷了漫長的獨立發(fā)展的單片機道路基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術軟件應用程序可按用戶需要隨時改變,1.2.3嵌入式系統(tǒng)的定義和特點基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.2.3嵌入式系統(tǒng)的定義和特點看不見的計算機，一般不能被用戶編程,它有一些專用的I/O設備,對用戶的接口是應用專用的。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)定義是：嵌入式計算系統(tǒng)是嵌入在其他設備中，起智能控制作用的專用計算機系統(tǒng)。電氣工程師協(xié)會（IEEE）的定義:“Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants”.

（嵌入式系統(tǒng)是用來控制、監(jiān)視或輔助設備、機器或工廠操作的裝置。）基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式系統(tǒng)的定義以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。廣義上講，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可稱為嵌入式系統(tǒng)。如各類單片機和DSP系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在完成較為單一的專業(yè)功能時具有簡潔高效的特點。但由于他們沒有操作系統(tǒng)，管理系統(tǒng)硬件和軟件的能力有限，在實現(xiàn)復雜多任務功能時，往往困難重重，甚至無法實現(xiàn)從狹義上講，我們更加強調(diào)那些使用嵌入式微處理器構成獨立系統(tǒng)，具有自己的操作系統(tǒng)，具有特定功能，用于特定場合的嵌入式系統(tǒng)。這里所謂的嵌入式系統(tǒng)是指狹義上的嵌入式系統(tǒng)。通常將嵌入式計算機系統(tǒng)簡稱為嵌入式系統(tǒng)。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式系統(tǒng)的定義從技術角度說，嵌入式系統(tǒng)是將應用程序、操作系統(tǒng)和計算機硬件集成在一起的系統(tǒng)。從系統(tǒng)角度說，嵌入式系統(tǒng)是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統(tǒng)。從廣義上講，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可稱為嵌入式系統(tǒng)?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)是“嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)”。“嵌入性”、“專用性”與“計算機系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入性相關特點專指計算機嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系的智能控制。當嵌入式系統(tǒng)變成一個獨立應用產(chǎn)品時，可將嵌入性理解為內(nèi)部嵌有微處理器或計算機。由于是嵌入到對象系統(tǒng)中，必須滿足對象系統(tǒng)的環(huán)境要求，如物理環(huán)境（小型）、電氣環(huán)境（可靠）、成本（價廉）等要求。專用性相關特點軟、硬件的可裁剪性；滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。計算機系統(tǒng)相關特點嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對象系統(tǒng)控制要求的計算機系統(tǒng)。與上兩個特點相呼應，這樣的計算機必須配置有與對象系統(tǒng)相適應的接口電路。

基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展11/6/20221.3.1嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的發(fā)展微處理器的出現(xiàn)已有很長時間了，傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設計起源于二十世紀七十年代初，但是嵌入式系統(tǒng)對信息技術（IT）產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生強有力的影響還只是近幾年的事。隨著技術的發(fā)展，對嵌入式系統(tǒng)的設計要求也越來越復雜，傳統(tǒng)的手工設計方法已不能滿足快速、高效地設計復雜嵌入式系統(tǒng)的要求。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.1嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的發(fā)展根據(jù)摩爾定律，微處理器飛速發(fā)展的結果是嵌入式計算成為一門學科。在嵌入式系統(tǒng)的早期階段，所有基本硬件構件相對較小也較簡單，如：8位的CPU、74系列的芯片及晶體管等，其軟件子系統(tǒng)是采用一體化的監(jiān)控程序，不存在操作系統(tǒng)平臺。而今天組成嵌入式系統(tǒng)的基本硬件構件已較復雜，如：16位、32位CPU或特殊功能的微處理器、特定功能的集成芯片、FPGA或CPLD等，其軟件設計的復雜性成倍增長。因此研究嵌入式系統(tǒng)的設計原理及技術，提供系統(tǒng)的設計方法和開發(fā)工具是嵌入式計算學科的關鍵技術?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.1嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的發(fā)展各發(fā)展階段典型的嵌入式CPU基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.1嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的發(fā)展目前據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000多種，流行體系結構有30幾個系列。嵌入式處理器的尋址空間一般從64KB到幾個GB，處理速度從0.1MIPS到2000MIPS。根據(jù)不同的應用狀況，嵌入式處理器可以分成下面幾類：

1、嵌入式微處理器

2、嵌入式微控制器

3、嵌入式DSP處理器

4、嵌入式片上系統(tǒng)SOC基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式處理器嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。它通常把通用計算機中許多由板卡完成的任務集成在芯片內(nèi)部,有利于嵌入式系統(tǒng)設計趨于小型化,具有高效率、高可靠性等特征?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式處理器典型的8位微處理系統(tǒng)MCS-51系列的單片機是低端嵌入式系統(tǒng)中用得最多的微處理器?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式處理器典型的16位微處理系統(tǒng)MCS-96系列單片機和16位DSP芯片基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式處理器典型的32位微處理系統(tǒng)ARM系列是應用較廣泛的32位微處理器。實際上該系列的MCU芯片很多，但大都是以ARM微內(nèi)核為核心的。32位的DSP應用的也很廣泛?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術不同等級的處理器應用嵌入式處理器應用產(chǎn)品4位遙控器相機防盜器玩具簡易計量表等8位電視游戲機空調(diào)傳真機電話錄音16位手機攝象機錄象機各種多媒體應用32位MODEM掌上電腦路由器數(shù)碼相機GPRS網(wǎng)絡家庭64位高級工作站新型電腦游戲機各種多媒體應用基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.1嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的硬件是以各種類型的嵌入式處理器為核心部件的。根據(jù)不同的應用狀況，嵌入式處理器可以分成下面幾類：嵌入式微處理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式處理器的分類嵌入式微處理器（MicroprocessorUnit,MPU)PowerPC，ARM（本課程使用ARM920T)、68300、

DragonballMC9328MX1嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)也稱單片機，8051、P51XA、MCS-96/196/296嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,DSP)TexasInstruments的TMS320系列，Motorola的DSP56000系列嵌入式片上系統(tǒng)（SOC-SystemOnChip）嵌入式可編程片上系統(tǒng)（EPSOC）基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式微處理器當前32位嵌入式微處理器ARM，只設計內(nèi)核的英國公司AdvancedRISCMachinesMIPS，只設計內(nèi)核的美國公司MicroprocessorwithoutInterlockedPipedStagesPowerPC，IBM和Motorola共有X86，Intel68K/ColdFire，Motorola獨有龍芯一號基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式微處理器基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式微控制器又稱單片機，這種８位的電子器件目前在嵌入式設備中仍然有著極其廣泛的應用。單片機芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設。代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外還有許多半通用系列如：支持USB接口的MCU8XC930/931、C540、C541；支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場份額?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式DSP處理器DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結構和指令算法方面進行了特殊設計，在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應用。DSP處理器對系統(tǒng)結構和指令進行了特殊設計，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。DSP的理論算法在70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于專門的DSP處理器還未出現(xiàn)，所以這種理論算法只能通過MPU等由分立元件實現(xiàn)。1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應用。DSP的運算速度進一步提高，應用領域也從上述范圍擴大到了通信和計算機方面。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術SoC就是SystemonChip，SoC是一種基于IP（IntellectualProperty）核嵌入式系統(tǒng)設計技術。它結合了許多功能區(qū)塊，將功能做在一個芯片上，ARMRISC、MIPSRISC、DSP或是其他的微處理器核心，加上通信的接口單元，例如通用串行端口（USB）、TCP/IP通信單元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、藍牙模塊接口等等，這些單元以往都是依照各單元的功能做成一個個獨立的處理芯片。嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)SOC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon(Siemens)的TriCore，Motorola的M-Core，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。專用SOC一般專用于某個或某類系統(tǒng)中。有代表性的產(chǎn)品是Philips的SmartXA基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.2嵌入式系統(tǒng)軟件的特點嵌入式軟件和通用計算機的軟件一樣，一般分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件三大類。系統(tǒng)軟件：控制、管理計算機系統(tǒng)的資源。如：嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式中間件（CORBA、Java）等支撐軟件：輔助軟件開發(fā)的工具。如：系統(tǒng)分析設計工具、仿真開發(fā)工具、交叉開發(fā)工具、測試工具、配置管理工具、維護工具等。應用軟件：面向應用領域。如：手機軟件、路由器軟件、交換機軟件、飛控軟件等?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.2嵌入式系統(tǒng)軟件的特點嵌入式系統(tǒng)軟件的特點：軟件要求固態(tài)化存儲軟件代碼短小精悍軟件代碼要求低功耗、高穩(wěn)定性、高可靠性系統(tǒng)軟件(OS)有較高的實時性要求弱交互性基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.3嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)從運行平臺來分，嵌入式軟件可以分為運行在開發(fā)平臺上的軟件：設計、開發(fā)、測試工具等。運行在嵌入式系統(tǒng)上的軟件：嵌入式操作系統(tǒng)、應用程序、驅動程序及部分開發(fā)工具。本書所介紹的嵌入式軟件開發(fā)針對的是固件程序的開發(fā)，即在嵌入式系統(tǒng)平臺上沒有操作系統(tǒng)。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術宿主機(Host)及目標機(Target)在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試中，需要了解下面兩個概念：（1）宿主機（Host）

是一臺通用計算機，一般是PC機。它通過串口或網(wǎng)絡連接與目標機通信。宿主機的軟硬件資源比較豐富，包括功能強大的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，能大大提高軟件開發(fā)的效率和進度。（2）目標機（Target）常在嵌入式軟件開發(fā)期間使用，用來區(qū)別與嵌入式系統(tǒng)通信的宿主機。目標機可以是嵌入式應用軟件的實際運行環(huán)境，也可以是能替代實際環(huán)境的仿真系統(tǒng)。目標機體積較小，集成度高，軟硬件資源配置恰到好處。外圍設備豐富，硬件資源有限?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術裸機開發(fā)環(huán)境何謂“裸機”？裸機是指無操作系統(tǒng)下的ARM系統(tǒng)開發(fā)(固件程序)其特點是所有硬件資源均開放可以把它理解為一個高級單片機的開發(fā)裸機開發(fā)的作用更能深入地從底層去理解ARMCPU的操作過程及系統(tǒng)設計為日后自行設計系統(tǒng)打下基礎為bootloader的編寫打好基礎基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)流程嵌入式系統(tǒng)是軟、硬件結合的，所以還是有一些不同。嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的流程包括下面幾步：1．系統(tǒng)定義與需求分析，和PC機上軟件開發(fā)一樣，需要明確客戶要設計什么、要完成什么功能，形成需求文檔；2．規(guī)格說明階段，是對需求的提煉，是可用來創(chuàng)建體系結構的關于系統(tǒng)的更詳盡、更精確、更一致的描述，形成規(guī)格說明書；3．系統(tǒng)結構設計，是實現(xiàn)系統(tǒng)的藍圖，系統(tǒng)整體結構的一個計劃，明確軟、硬件的劃分，形成結構設計文檔；4．系統(tǒng)構件設計，包括硬件結構的設計和軟件結構的設計；。5．軟硬件詳細設計及集成，準備宿主機環(huán)境，編寫代碼并準備下載工具，最后進行編輯、編譯并且下載、調(diào)試；6．系統(tǒng)總體調(diào)試、功能性能及可靠性測試、最后固化到嵌入式系統(tǒng)。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.4嵌入式軟件平臺的發(fā)展及分類1.3.4.1嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展1.無操作系統(tǒng)的嵌入式2.簡單嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式實時操作系統(tǒng)基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.4嵌入式軟件平臺的發(fā)展及分類1.3.4.2嵌入式操作系統(tǒng)的分類嵌入式操作系統(tǒng)（EOS,Embedded

Operating

System）負責嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動；目前，已推出一些應用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。目前比較著名和流行的嵌入式操作系統(tǒng)有很多，分類方式也不一樣。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.4嵌入式軟件平臺的發(fā)展及分類按收費模式，可以劃分為：商用型(功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術支持和售后服務，但往往價格昂貴)Vxworks，Nucleux，PlamOS，Symbian，WinCE，QNX，pSOS，VRTX，LynxOS，Hopen，DeltaOS等。免費型(在價格方面具有優(yōu)勢，穩(wěn)定性與服務性存在挑戰(zhàn)Linux，μCLinux，μC/OS-Ⅱ，eCos，uITRON等?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.4嵌入式軟件平臺的發(fā)展及分類按實時性，即對時限要求的不同，可以劃分為：硬實時系統(tǒng)—系統(tǒng)對時限的要求特別嚴格，如果不滿足時限要求會給系統(tǒng)帶來災難性后果，如Vxworks。軟實時系統(tǒng)—系統(tǒng)對時限的要求不是很迫切，如果不能滿足時限要求，系統(tǒng)仍然可以正常工作，只是性能有所影響而已，如WinCE，RTLinux。無實時—系統(tǒng)對時限沒有要求，如Linux。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.3.4嵌入式軟件平臺的發(fā)展及分類1.3.4.3常見嵌入式操作系統(tǒng)

WindowsCE；

VxWorks；嵌入式Linux；PalmOSQNXC/OS及C/OS-II

TinyOS

基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境介紹11/6/20221.4.1交叉編譯嵌入式系統(tǒng)（目標機）往往資源都是很有限的，不可能安裝開發(fā)工具，然后象平時做桌面開發(fā)那樣，在上面進行編碼、調(diào)試最后發(fā)布軟件。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)必須在宿主機上進行的。這樣就存在一個問題：當我們的目標機處理器與主機的處理器不同時（比如目標機是ARM處理器，而主機是x86處理器），如何保證在主機上編譯的程序能在目標機上運行呢？基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.1交叉編譯答案在于編譯器上！我們可以讓一個編譯器運行在x86主機上，卻編譯出可以在ARM上運行的可執(zhí)行程序，這種編譯器叫做交叉編譯器（crosscompiler），而采用交叉編譯器進行編譯就是交叉編譯（crosscompiling）。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.1交叉編譯另外嵌入式系統(tǒng)需要使用一組物理硬件和軟件來完成所需的功能。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，并沒有固定的設計好的硬件，因此嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中還需要一種硬件的支持，這就是實驗開發(fā)系統(tǒng)（開發(fā)板、實驗箱等）。實驗開發(fā)系統(tǒng)功能比較齊全，實際的嵌入式產(chǎn)品是不需要功能如此齊全的。根據(jù)最終產(chǎn)品定制合適的最小系統(tǒng)，降低制造的成本?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.2集成開發(fā)環(huán)境簡介集成開發(fā)環(huán)境可以分為兩種類型：一類是實驗開發(fā)系統(tǒng)的提供商會隨同硬件系統(tǒng)一起提供集成開發(fā)環(huán)境，由于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與硬件關系密切，因此這類集成開發(fā)環(huán)境是針對各自的實驗開發(fā)系統(tǒng)提供的軟件，使用起來可能會更方便一些；只是不同的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境會稍有差別。另一類是嵌入式處理器廠商提供的集成開發(fā)環(huán)境，這類開發(fā)環(huán)境具有普遍的適用性，但使用起來可能不夠方便；例如ARM公司提供的開發(fā)環(huán)境ADS。注：對于裸機開發(fā)來說，程序的下載和運行并不依賴于目標系統(tǒng)上運行的操作系統(tǒng)基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.3集成開發(fā)環(huán)境使用各種基于ARM的開發(fā)板基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.3集成開發(fā)環(huán)境使用基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.3集成開發(fā)環(huán)境使用集成開發(fā)環(huán)境ARMADS，全稱為ARMDeveloperSuite，是ARM公司推出的新一代ARM集成開發(fā)工具。包括編譯和調(diào)試環(huán)境。ADS由命令行開發(fā)工具，ARM實時庫，GUI開發(fā)環(huán)境(CodeWarrior和AXD)，實用程序和支持軟件組成。?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.3集成開發(fā)環(huán)境使用基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.3集成開發(fā)環(huán)境使用嵌入式軟件開發(fā)通常需要四個步驟。例如，在ADS集成開發(fā)環(huán)境下編譯和調(diào)試從1加到100AREATEST,CODE,READONLYENTRYstartMOVR1,#1label1ADDR0,R0,R1ADDR1,R1,#1CMPR1,#101BNElabel1MOVR2,#1END基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.3集成開發(fā)環(huán)境使用嵌入式軟件開發(fā)的四個步驟：1.建立開發(fā)環(huán)境2.源代碼編輯3.交叉編譯、鏈接和重定位4.程序的調(diào)試基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式模擬方式仿真方式調(diào)試方式基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.4調(diào)試器調(diào)試的目的在于檢測所設計的系統(tǒng)硬件是否滿足要求，軟件是否能夠達到目的，軟件和硬件是否和諧統(tǒng)一。AXD調(diào)試器可以對包含有調(diào)試信息的、正在運行的可執(zhí)行代碼進行變量查看、斷點控制等調(diào)試操作。調(diào)試器能夠發(fā)送以下指令。

下載映像文件到目標內(nèi)存。啟動或停止程序的執(zhí)行。顯示內(nèi)存、寄存器或變量的值。允許用戶改變存儲的變量值。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.4調(diào)試器調(diào)試代理（Debugagent）執(zhí)行調(diào)試器發(fā)出的命令動作，比如設置斷點、從存儲器中讀數(shù)據(jù)、把數(shù)據(jù)寫到存儲器等。Debugagent即不是被調(diào)試的程序，也不是調(diào)試器。在ARM體系中，使用三種方式的Debugagent對目標進行調(diào)試。

使用JTAG調(diào)試方法使用Angel的調(diào)試方法使用ARMulator的調(diào)試方法三種調(diào)試方法通過在AXD中ChooseTarget中設置選擇基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.4.4調(diào)試器使用JTAG調(diào)試方法使用Angel的調(diào)試方法使用ARMulator的調(diào)試方法ARMulator調(diào)試方法即軟件仿真的調(diào)試方法。ARMulator調(diào)試方法是一種脫離硬件調(diào)試軟件方法。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.5回到工作場景11/6/20221.5.1回到工作場景一在智能洗衣機中，外觀上看不到有計算機系統(tǒng)，但在洗衣機內(nèi)部，有一個單片計算機系統(tǒng)，只是洗衣機的一部分，用戶不感覺其存在，它可以完成洗衣過程的控制，它的功能是專用的，。由以上分析可見，洗衣機內(nèi)部嵌入了一個功能專一的計算機系統(tǒng)，它的工作可靠，體積很小，功耗也不大。也就是說洗衣機是一個嵌入式設備，里面有一個嵌入式系統(tǒng)。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術1.5.2回到工作場景二繼續(xù)在D:\test文件夾下填加工程test1。工作過程一

新建工程并編輯代碼1.打開CodeWarriorforADS集成開發(fā)環(huán)境，單擊【File】|【New】，在打開窗口的第一個選項卡，選擇ARMExecutableImage新建一個工程，輸入工程名test1；2.同上步驟，在第二個選項卡，新建一個匯編語言源程序test1.s，并且加入到工程test1中，內(nèi)容如下：基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術工作過程一AREATEAT,CODE,READONLYENTRYstart

MOVR0,#0 MOVR1,#1repeatADDR2,R1,#1MULR3,R2,R1ADDR0,R0,R3ADDR1,R1,#1CMPR1,#10BLErepeatldrr4,=0x30008000strr0,[r4]END基于ARM的嵌入式系統(tǒng)接口技術工作過程二設置工程單擊工程窗口的DebugRelSetting圖標按鈕，打開設置窗口，單擊LanguageSettings下面的ARM