ARM開發(fā)掃盲篇.

1、ARM 開發(fā)掃盲篇1.做個(gè)最小系統(tǒng)板：如果你從沒有做過(guò) ARM 的開發(fā),建議你一開始不要貪 大求全,把所有的應(yīng)用都做好,因?yàn)?ARM 的啟動(dòng)方式和 dsp 或單片機(jī)有所不同,往 往會(huì)遇到各種問題,所以建議先布一個(gè)僅有 Flash,SRAM 或 SDRAM、CPU、 JTAG、和復(fù)位信號(hào)的小系統(tǒng)板，留出擴(kuò)展接口。使最小系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，你的任 務(wù)就完成了一半，好在 ARM的外圍接口基本都是標(biāo)準(zhǔn)接口，如果你已有這些硬件的 布線經(jīng)驗(yàn),這對(duì)你來(lái)講是一件很容易的事情。2.寫啟動(dòng)代碼，根據(jù)硬件地址先寫一個(gè)能夠啟動(dòng)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(yǔ)言入口。也許你看到給你的一些示例程序當(dāng)中bootloader 會(huì)有很多東西,但是不要被這些復(fù)雜的程序所困擾，因?yàn)槟悴皇亲鲩_發(fā)板的，你的任務(wù)就是做段小程 序,讓你的應(yīng)用程序能夠運(yùn)行下去3.仔細(xì)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(shí)必須考慮這些問題。尤其是女孩子，在這兒千萬(wàn)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(yīng)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(gè)廠家基本上都有

3、針對(duì)該芯片的 DEMO 板原理圖。先 將原理圖消化。這樣你以后做設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)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(duì)操作系統(tǒng)的機(jī)理要有所了解。當(dāng)然這對(duì)軟件工程師來(lái)說(shuō) 是小菜一碟。但如果是硬件出身的就有點(diǎn)費(fèi)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(duì)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(dòng)器端，也是起 阻抗匹配作用的；布線時(shí)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(shí) 候,PCB 板上的走線都要看成傳輸線。傳輸線有其特征阻抗，學(xué)過(guò)傳輸線理論的都知道,當(dāng)傳輸線上某處出現(xiàn)阻抗突變（不匹配時(shí)，信號(hào)通過(guò)就會(huì)發(fā)生反射，反射對(duì)原信 號(hào)造成干擾，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)影響電路的正常工作。采用四層板時(shí)，通常外層走信號(hào)線，中間兩層分別為電源和地平面，這樣一方面隔離了兩個(gè)信號(hào)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(jì)算。對(duì)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(guān)，有許多現(xiàn)成的公式和程序可供計(jì)算。33 歐電阻通常串連放在驅(qū)動(dòng)的一

5、端（其實(shí)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(lái)（假設(shè)解收端阻抗沒有匹配 的信號(hào)不會(huì)再次反射回去（吸收掉,這樣接 收端的信號(hào)就不會(huì)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?yàn)楸容^麻煩，而且很多時(shí)候是一發(fā)多收，如地址總線，不如源端匹配易 做。這里梭說(shuō)的咼頻，不一定是時(shí)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(hào)的上升下降時(shí)間。通常可以用上升（或下降時(shí)間估計(jì)電路的頻率，一般取上升時(shí)間倒數(shù)的一半，比如如果上升時(shí)間是 1ns,那么它的 倒數(shù)是 1000MH z,也就是說(shuō)在設(shè)計(jì)電路是

6、要 500MHz 的頻帶來(lái)考慮。有時(shí)候要故意 減慢邊緣時(shí)間，許多高速 IC 其驅(qū)動(dòng)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(yùn) 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(shè)計(jì)和開發(fā)出真正的硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)，軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)在 Linux 中也容易得到實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持使得可以利用Lin ux 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)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(wù)和用戶界面。一個(gè)小型的嵌入式 L

7、inux 系統(tǒng)只需要下面三個(gè)基本元素：*引導(dǎo)工具* Linux 微內(nèi)核，由內(nèi)存管理、進(jìn)程管理和事務(wù)處理構(gòu)成*初始化進(jìn)程如果要讓它能干點(diǎn)什么且繼續(xù)保持小型化，還得加上：*硬件驅(qū)動(dòng)程序*提供所需功能的一個(gè)或更多應(yīng)用程序。再增加功能，或許需要這些：* 一個(gè)文件系統(tǒng)（也許在 ROM 或 RAM ）中* TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)堆棧下面我們就從精簡(jiǎn)內(nèi)核、系統(tǒng)啟動(dòng)、驅(qū)動(dòng)程序?qū)-Window 換成MicroWindows 四個(gè)步驟介紹嵌入式 Linux 的實(shí)際開發(fā)。精簡(jiǎn)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(shuō)明略。現(xiàn)在舉個(gè)例子說(shuō)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(xiàng)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(xiàng)都移除了。這樣做之后，我得到了一個(gè) 1

9、88K 的核心。還不夠小嗎？0K,再加上 一招,請(qǐng)把下列兩個(gè)檔案中的-O3,-O2 用-Os 取代。./Makefile./arch/i386/kernel/Makefile這樣一來(lái),整個(gè)核心變小了 9K,成為 179K。 不過(guò)這個(gè)核心恐怕很難發(fā)揮 Linux 的功能，因此我決定把網(wǎng)絡(luò)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(gè) 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(zhǎng)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(jī)了，但不太有用，因?yàn)檫B載入 C程庫(kù)都有困難。2MB 內(nèi)存應(yīng)該就可以做點(diǎn)事了，但要到 4MB 以上才可以執(zhí)行一個(gè)比較完整的系統(tǒng)。因?yàn)長(zhǎng)inux 的 filesystem 相當(dāng)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(dòng)程序占了 120K。SysV IPC 占了 21K,必要的話可 以拿掉,核心檔應(yīng)

11、該可以再小個(gè) 10K 左右。如果要裁剪核心大小，應(yīng)該動(dòng)那里呢？答 案很明顯,當(dāng)然是文件系統(tǒng)。Linux 的 VFS 簡(jiǎn)化了檔案系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(guò)整個(gè)VFS,直接將文件系統(tǒng) 寫成一個(gè)driver的型式,應(yīng)該可以將230K縮減至 50K 左右。整個(gè)核心縮到 100K 左右。系統(tǒng)啟動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)順序及相關(guān)文件仍在核心源碼目錄下，看以下幾個(gè)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(gè)程序是 Linux kernel 的第一個(gè)程序,包括了 Linux 自己的 bootstrap 程序，但 是在說(shuō)明這個(gè)程序前，必須先說(shuō)明一般 IBM PC 開機(jī)時(shí)的動(dòng)作（此處的開機(jī)是指 打開 PC的電源。一般 PC 在電源一開時(shí),是由內(nèi)存中地址 FFFF:0000 開始執(zhí)行（這個(gè)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(gè) jump指令 jump 到另一個(gè)位于 ROM BIOS 中的位置,開始執(zhí)行一系列的 動(dòng)作。緊接著系統(tǒng)測(cè)試碼之

13、后,控制權(quán)會(huì)轉(zhuǎn)移給 ROM 中的啟動(dòng)程序（ROM bootstrap rout ine。這個(gè)程序會(huì)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(duì)位置 07C0:0000（即 07C00h 處,這是 IBM 系列 PC 的特性。而位于 Linux 開機(jī)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(jī)部分做個(gè)粗淺的比較。MS DOS 由位于磁盤上 boot sector 的boot 程序負(fù)責(zé)把 IO.SYS 載入內(nèi)存中,而 IO.SYS 則負(fù)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(fù) 責(zé)把 setup 及 Linux 的 kernel 載入內(nèi)存中,再將控制權(quán)交給 setup。驅(qū)動(dòng)程序在 Linux 系統(tǒng)里,設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序所提供的這組入口點(diǎn)由一個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)向系統(tǒng)進(jìn)行 說(shuō)明。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序所提供的入口點(diǎn)，在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化的時(shí)候向系統(tǒng)進(jìn)行登 記,以便系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)用。Linux 系統(tǒng)里,通過(guò)調(diào)用 register_chrdev 向系統(tǒng)注 冊(cè)字符型設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在 Lin ux 里,除了直接修改系統(tǒng)核心的源代碼，把設(shè)備驅(qū)動(dòng) 程序加進(jìn)核心里以外，還可以把設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序作為可加載的模塊，由系

15、統(tǒng)管理員動(dòng)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(dòng)態(tài)地卸 載下來(lái)。Linux 中,模塊可以用 C語(yǔ)言編寫,用 gcc 編譯成目標(biāo)文件（不進(jìn)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(cè)了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序后（調(diào)用register_chrdev 成功后），就可以用 mknod 命令來(lái)把設(shè)備映射為一個(gè)特別文件。其它程序使用這個(gè)設(shè)備的時(shí)候，只 要對(duì)此特別文件進(jìn)行操作就行了。將 X-Window 換成 MicroWindowsMicroWindows 是使用分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。允許改變不同的層來(lái)適應(yīng)實(shí)際的應(yīng)用。在最底一層，提供

16、了屏幕、鼠標(biāo)/觸摸屏和鍵盤的驅(qū)動(dòng)，使程序能訪問實(shí)際的硬件設(shè)備和其它用戶 定制設(shè)備。在中間一層，有一個(gè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗