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文檔簡介
1第1章
初識ARM嵌入式系統(tǒng)1.2ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)要點與開發(fā)環(huán)境ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)ARM芯片的設(shè)計ARM芯片的開發(fā)應用1.2.1ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)要點日期嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計要求 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)不同于桌面系統(tǒng),它非常受制于功能和具體的應用環(huán)境,所以嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計具有一些特殊的要求:接口方便、操作容易穩(wěn)定可靠、維護簡便功耗管理、降低成本功能實用、便于升級并發(fā)處理、及時響應日期嵌入式系統(tǒng)開發(fā)特點
需要軟硬件綜合開發(fā),二者密切相關(guān)。原因:任何一個嵌入式產(chǎn)品都是軟件和硬件的結(jié)合體一旦嵌入式產(chǎn)品研發(fā)完成,軟件就固化在硬件環(huán)境中,嵌入式軟件是針對相應的嵌入式硬件開發(fā)的,是專用的。
嵌入式系統(tǒng)的這一特點,決定了嵌入式應用開發(fā)方法不同于傳統(tǒng)的軟件工程方法。日期預備知識ARM嵌入式系統(tǒng)的概念和基本結(jié)構(gòu)印刷電路板設(shè)計知識模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等集成開發(fā)環(huán)境編程語言匯編語言:ARM嵌入式指令集(初始化的啟動程序)C語言C語言+匯編語言日期1、明確ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的過程
嵌入式軟件的開發(fā)流程與通用軟件的開發(fā)流程大同小異,但開發(fā)所使用的設(shè)計方法具有嵌入式開發(fā)的特點。整個開發(fā)流程可分為:需求分析階段設(shè)計階段生成代碼階段固化階段5日期日期日期需求和規(guī)格說明
嵌入式系統(tǒng)應用需求中最為突出的是注重應用的時效性,需求分析階段的主要任務是:(1)對問題的識別和分析對用戶提出的問題進行抽象識別用以產(chǎn)生以下的需求:功能需求、性能需求、環(huán)境需求、可靠性需求、安全需求、用戶界面需求、資源使用需求、軟件成本與開發(fā)進度需求。(2)制訂規(guī)格說明文檔經(jīng)過對問題的識別,產(chǎn)生了系統(tǒng)各方面的需求。通過對規(guī)格的說明,文檔得以清晰、準確地描述。這些說明文檔包括需求規(guī)格說明書和初級的用戶手冊等。(3)需求評審需求評審作為系統(tǒng)進入下一階段前最后的需求分析復查手段,在需求分析的最后階段對各項需求進行評估,以保證軟件需求的質(zhì)量。需求評審的內(nèi)容包括正確性、無歧義性、安全性、可驗證性、一致性、可理解性、可修改性、可追蹤性等多個方面。日期嵌入式系統(tǒng)開發(fā)要點交叉編譯器(Cross-compiler):是一種運行在通用計算機上的、但是能夠生成在另一種處理器上運行的目標代碼的編譯器。交叉開發(fā):在一臺通用計算機上進行軟件的編輯、編譯,然后下載到嵌入式系統(tǒng)中運行調(diào)試。
日期嵌入式系統(tǒng)開發(fā)要點它分散在有通信連接的宿主機與目標機環(huán)境之中: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。目標機(Target)可以是嵌入式應用軟件的實際運行環(huán)境(可以是能替代實際環(huán)境的仿真系統(tǒng))101.1
ARM嵌入式系統(tǒng)簡介典型的開發(fā)環(huán)境源程序編譯器目標文件鏈接器可執(zhí)行文件日期2、熟悉開發(fā)工具環(huán)境里的庫函數(shù)(了解三個方面)(1)考慮硬件對庫函數(shù)的支持;
注意:庫函數(shù)的使用并不是必須的。(2)符合目標系統(tǒng)上的存儲器資源分布;(3)應用程序運行環(huán)境的初始化;111.1
ARM嵌入式系統(tǒng)簡介日期3、熟悉ARM嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試操作調(diào)試有三種基本方法模擬調(diào)試(Simulator)軟件調(diào)試(Debugger)仿真器調(diào)試(Emulator)
121.1
ARM嵌入式系統(tǒng)簡介日期模擬調(diào)試(Simulator)
調(diào)試工具和待調(diào)試的嵌入式軟件都在主機上運行,由主機提供一個模擬的目標運行環(huán)境,可以進行語法和邏輯上的調(diào)試。優(yōu)點:簡單方便,不需要目標板,成本低缺點:功能非常有限,無法實時調(diào)試大多數(shù)調(diào)試工具都提供Simulator功能日期軟件調(diào)試(Debugger)(監(jiān)控器方式)
主機和目標板通過某種接口(通常是串口)連接,主機上提供調(diào)試界面,待調(diào)試軟件下載到目標板上運行。這種方式的先決條件是要在Host和Target之間建立起通信聯(lián)系(目標板上稱為監(jiān)控程序Monitor)優(yōu)點:純軟件,價格較低,簡單,軟件調(diào)試能力較強缺點:需要事先燒制Monitor(往往需多次試驗才能成功)且目標板工作正常,功能有限,特別是硬件調(diào)試能力較差。
PCTargetMonitor串口日期仿真器方式(Emulator)
這種方式用仿真器完全取代目標板上的MCU,因而目標系統(tǒng)對開發(fā)者來說完全是透明的、可控的。仿真器與目標板通過仿真頭連接,與主機有串口、并口、網(wǎng)口或USB口等連接方式。由于仿真器自成體系,調(diào)試時既可以連接目標板,也可以不連接目標板(Standalone)。優(yōu)點:功能非常強大,軟硬件均可做到完全實時在線調(diào)試缺點:價格昂貴。一般高檔的微處理器都帶JTAG(JointTestActionGroup,聯(lián)合測試行動組)接口,它是一種邊界掃描標準,只需5根引腳就可以實現(xiàn)在線仿真的功能。日期JTAG調(diào)試有一個硬件調(diào)試體。該硬件調(diào)試體與目標板通過JTAG調(diào)試接口相連,與主機通過串口、并口、網(wǎng)口或USB口相連。待調(diào)試軟件通過JTAG調(diào)試器下載到目標板上運行。
TargetPC接口JTAG日期17第1章
初識ARM嵌入式系統(tǒng)1.2.2ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境編譯器/匯編器指令系統(tǒng)模擬器在線仿真器或調(diào)試探測器目標開發(fā)板跟蹤捕捉儀嵌入式操作系統(tǒng)常見的開發(fā)環(huán)境日期18產(chǎn)品公司C編譯器產(chǎn)品說明ARM公司ARM處理器在RealView開發(fā)套件中有良好的技術(shù)支持。其中RealView-ICE可以用于連接調(diào)試硬件和調(diào)試環(huán)境。KEIL公司Keil公司最早以支持8051系列單片機的開發(fā)受到廣大用戶的支持。而在最新版本的RealViewMDK開發(fā)環(huán)境中,對ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)具有很好的支持。其配套的仿真器是ULink和JLink。IARSystem公司英文全稱為IAREmbeddedWorkbentchforARMandCortex。在該開發(fā)環(huán)境中系統(tǒng)提供了C/C++編譯器和調(diào)試器。IAR開發(fā)工具鏈跟Keil公司一樣,主要致力于AVR單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。其中,IAR配套的仿真器為JLink。Lauterbach公司提供JTAG仿真器以及JWT跟蹤設(shè)備。其他CodeSourcery公司推出的支持ARM嵌入式系統(tǒng)的GNU工具鏈。該工具鏈在市場上占有較小的份額,未能在嵌入式行業(yè)大面積推廣。常見ARM嵌入式系統(tǒng)C編譯器最流行、最通用日期1.2.1KeilMDK簡介Keil開發(fā)環(huán)境是德國知名公司Keil(現(xiàn)已并入ARM公司)開發(fā)的嵌入式微控制器軟件開發(fā)平臺,也是目前ARM嵌入式單片機開發(fā)的主流工具。在該軟件平臺中,uVision的界面與微軟VC++的界面類似,具有友好的人機交互環(huán)境,啟動界面如右圖所示。19日期在uVision開發(fā)工具鏈中包含了指令模擬器,用戶可以通過使用該功能來模擬“純粹”的ARM嵌入式代碼,即用戶不需要外部硬件平臺的支持也可以在軟件平臺中模擬代碼的運行,基本的界面框架如右圖所示。20RealViewMDK用戶操作界面日期Keil平臺開發(fā)周期Keil平臺開發(fā)ARM嵌入式軟件,開發(fā)周期與其他的平臺環(huán)境的開發(fā)周期是類似的,大致有以下幾個步驟:創(chuàng)建新的項目工程,選擇正確的目標芯片,對工程項目參數(shù)進行配置;編寫C語言代碼或匯編程序代碼,并添加到項目工程文件中;對項目工程進行編譯、連接和調(diào)試;修改源代碼中的語法錯誤和邏輯錯誤,重新編譯至正確與硬件聯(lián)機調(diào)試至無誤;211.2
ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)要點與開發(fā)環(huán)境日期步驟一創(chuàng)建/打開工程文件步驟二選擇ARM嵌入式芯片步驟三添加源代碼文件步驟四編譯程序步驟五程序的調(diào)試221.2.3KeilMDK開發(fā)步驟1.2
ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)要點與開發(fā)環(huán)境日期231、創(chuàng)建/打開工程文件在KeilMDK開發(fā)環(huán)境中,用戶可以通過選擇“NewProject”下拉菜單來創(chuàng)建一個新的工程,如右圖所示。此時,系統(tǒng)會彈出一個對話框,要求為新建的項目工程起一個名字。
在菜單中創(chuàng)建新的工程將新創(chuàng)建的工程命名為“test”1.2
ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境日期242、選擇ARM嵌入式芯片
在創(chuàng)建完存放工程代碼的文件夾后,用戶就可以根據(jù)實際的工程需要,選擇需要的ARM嵌入式芯片。在建立工程項目文件后,用戶需要在該工程項目內(nèi)添加源程序代碼。選擇菜單“File”|“New”或者點擊工具欄上的新建文件按鈕,就可以在項目工程窗口的右側(cè)打開一個新的文本編輯窗口,用戶可以在該窗口中輸入程序代碼。在編輯完代碼之后,用戶需要將其保存為源文件,選擇菜單“File”|“Save”或者點擊工具欄的保存文件按鈕,可以實現(xiàn)對源文件的保存操作。在源文件編輯完成之后,用戶還需要將編寫好的源文件添加到新建的項目工程中去。3、添加源代碼文件日期25添加源文件到項目工程中日期26添加源代碼對話框選擇其中的“AddFileToGroup‘SourceGroup1’”,系統(tǒng)彈出一個文件對話框,用戶可以在對話框中輸入源文件的路徑,點擊“確定”后就完成了對源文件的添加操作,具體如右圖所示。特別需要提醒讀者注意的是,在添加文件的時候,由于對話框不會自動關(guān)閉,經(jīng)常會被誤認為添加文件操作沒有成功而在此雙擊添加同一個文件,引起不必須要的錯誤,系統(tǒng)也會彈出相應的錯誤提示對話框,如右圖所示。重復添加源代碼后的錯誤提示日期4、編譯程序
在程序代碼編輯完之后就可以進入編譯階段,用戶可以通過菜單、工具欄和浮動菜單等多種方式對源代碼進行編譯操作。同時,在KeilMDK平臺中,用戶還可以通過批處理文件進行相應的編譯操作。一般實際的項目工程需要進行批處理的操作不是很多,有興趣的讀者可以通過KeilMDK的技術(shù)支持文檔查看具體的操作步驟,在這里就不再贅述了。27日期28一般而言,項目工程文件通過編譯器的編譯后,只能說明當前的代碼沒有語法錯誤。但在實際的調(diào)試過程中,除了編譯器能識別的語法錯誤,還可能存在其他的錯誤,如邏輯功能錯誤等。用戶必須通過調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)問題并解決。5、程序的調(diào)試
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