資料介紹
目前嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用非常的廣泛,在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用,而且技術(shù)更新很快。
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),并且軟硬件可裁剪,適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用 戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成,用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。
嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括硬件設(shè)計(jì)技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)兩大類。其中,硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)主要包括芯片級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)和電路板級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)兩個(gè)方面。
芯片級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)的核心是編譯/綜合、庫/IP、測(cè)試/驗(yàn)證。編譯/綜合技術(shù)使設(shè)計(jì)者用抽象的方式描述所需的功能,并自動(dòng)分析和插入實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。庫/IP技術(shù)將預(yù)先設(shè)計(jì)好的低抽象級(jí)實(shí)現(xiàn)用于高級(jí)。測(cè)試/驗(yàn)證技術(shù)確保每級(jí)功能正確,減少各級(jí)之間反復(fù)設(shè)計(jì)的成本。
下面我們先來介紹一些基本的開發(fā)流程。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程
第一步:建立開發(fā)環(huán)境
操作系統(tǒng)一般使用Redhat Linux,選擇定制安裝或全部安裝,通過網(wǎng)絡(luò)下載相應(yīng)的GCC交叉編譯器進(jìn)行安裝(比如,arm-linux-gcc、arm-uclibc-gcc),或者安裝產(chǎn)品廠家提供的相關(guān)交叉編譯器;
第二步:配置開發(fā)主機(jī)
配置MINICOM,一般的參數(shù)為波特率115200 Baud/s,數(shù)據(jù)位8位,停止位為1,9,無奇偶校驗(yàn),軟件硬件流控設(shè)為無。在Windows下的超級(jí)終端的配置也是這樣。MINICOM軟件的作用是作為調(diào)試嵌入式開發(fā)板的信息輸出的監(jiān)視器和鍵盤輸入的工具。配置網(wǎng)絡(luò)主要是配置NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng),需要關(guān)閉防火墻,簡(jiǎn)化嵌入式網(wǎng)絡(luò)調(diào)試環(huán)境設(shè)置過程。
第三步:建立引導(dǎo)裝載程序BOOTLOADER
從網(wǎng)絡(luò)上下載一些公開源代碼的BOOTLOADER,如U.BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等,根據(jù)具體芯片進(jìn)行移植修改。有些芯片沒有內(nèi)置引導(dǎo)裝載程序,比如,三星的ARV17、ARM9系列芯片,這樣就需要編寫開發(fā)板上FLASH的燒寫程序,可以在網(wǎng)上下載相應(yīng)的燒寫程序,也有Linux下的公開源代碼的J-FLASH程序。如果不能燒寫自己的開發(fā)板,就需要根據(jù)自己的具體電路進(jìn)行源代碼修改。這是讓系統(tǒng)可以正常運(yùn)行的第一步。如果用戶購(gòu)買了廠家的仿真器比較容易燒寫FLASH,雖然無法了解其中的核心技術(shù),但對(duì)于需要迅速開發(fā)自己的應(yīng)用的人來說可以極大提高開發(fā)速度。
第四步:下載已經(jīng)移植好的Linux操作系統(tǒng)
如MCLiunx、ARM-Linux、PPC-Linux等,如果有專門針對(duì)所使用的CPU移植好的Linux操作系統(tǒng)那是再好不過,下載后再添加特定硬件的驅(qū)動(dòng)程序,然后進(jìn)行調(diào)試修改,對(duì)于帶MMU的CPU可以使用模塊方式調(diào)試驅(qū)動(dòng),而對(duì)于MCLiunx這樣的系統(tǒng)只能編譯內(nèi)核進(jìn)行調(diào)試。
第五步:建立根文件系統(tǒng)
下載使用BUSYBOX軟件進(jìn)行功能裁減,產(chǎn)生一個(gè)最基本的根文件系統(tǒng),再根據(jù)自己的應(yīng)用需要添加其他的程序。由于默認(rèn)的啟動(dòng)腳本一般都不會(huì)符合應(yīng)用的需要,所以就要修改根文件系統(tǒng)中的啟動(dòng)腳本,它的存放位置位于/etc目錄下,包括:/etc/init.d/rc.S、/etc/profile、/etc/.profile等,自動(dòng)掛裝文件系統(tǒng)的配置文件/etc/fstab,具體情況會(huì)隨系統(tǒng)不同而不同。根文件系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中一般設(shè)為只讀,需要使用mkcramfs genromfs等工具產(chǎn)生燒寫映像文件。
第六步:建立應(yīng)用程序的FLASH磁盤分區(qū)
一般使用JFFS2或YAFFS文件系統(tǒng),這需要在內(nèi)核中提供這些文件系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng),有的系統(tǒng)使用一個(gè)線性FLASH(NOR型)512KB~32MB,有的系統(tǒng)使用非線性FLASH(NAND型)8MB~512MB,有的兩個(gè)同時(shí)使用,需要根據(jù)應(yīng)用規(guī)劃FLASH的分區(qū)方案。
第七步:開發(fā)應(yīng)用程序
可以放入根文件系統(tǒng)中,也可以放入YAFFS、JFFS2文件系統(tǒng)中,有的應(yīng)用不使用根文件系統(tǒng),直接將應(yīng)用程序和內(nèi)核設(shè)計(jì)在一起,這有點(diǎn)類似于μC/OS-II的方式。
第八步:燒寫內(nèi)核
根文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序,發(fā)布產(chǎn)品。
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),并且軟硬件可裁剪,適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用 戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成,用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。
嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括硬件設(shè)計(jì)技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)兩大類。其中,硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)主要包括芯片級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)和電路板級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)兩個(gè)方面。
芯片級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)的核心是編譯/綜合、庫/IP、測(cè)試/驗(yàn)證。編譯/綜合技術(shù)使設(shè)計(jì)者用抽象的方式描述所需的功能,并自動(dòng)分析和插入實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。庫/IP技術(shù)將預(yù)先設(shè)計(jì)好的低抽象級(jí)實(shí)現(xiàn)用于高級(jí)。測(cè)試/驗(yàn)證技術(shù)確保每級(jí)功能正確,減少各級(jí)之間反復(fù)設(shè)計(jì)的成本。
下面我們先來介紹一些基本的開發(fā)流程。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程
第一步:建立開發(fā)環(huán)境
操作系統(tǒng)一般使用Redhat Linux,選擇定制安裝或全部安裝,通過網(wǎng)絡(luò)下載相應(yīng)的GCC交叉編譯器進(jìn)行安裝(比如,arm-linux-gcc、arm-uclibc-gcc),或者安裝產(chǎn)品廠家提供的相關(guān)交叉編譯器;
第二步:配置開發(fā)主機(jī)
配置MINICOM,一般的參數(shù)為波特率115200 Baud/s,數(shù)據(jù)位8位,停止位為1,9,無奇偶校驗(yàn),軟件硬件流控設(shè)為無。在Windows下的超級(jí)終端的配置也是這樣。MINICOM軟件的作用是作為調(diào)試嵌入式開發(fā)板的信息輸出的監(jiān)視器和鍵盤輸入的工具。配置網(wǎng)絡(luò)主要是配置NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng),需要關(guān)閉防火墻,簡(jiǎn)化嵌入式網(wǎng)絡(luò)調(diào)試環(huán)境設(shè)置過程。
第三步:建立引導(dǎo)裝載程序BOOTLOADER
從網(wǎng)絡(luò)上下載一些公開源代碼的BOOTLOADER,如U.BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等,根據(jù)具體芯片進(jìn)行移植修改。有些芯片沒有內(nèi)置引導(dǎo)裝載程序,比如,三星的ARV17、ARM9系列芯片,這樣就需要編寫開發(fā)板上FLASH的燒寫程序,可以在網(wǎng)上下載相應(yīng)的燒寫程序,也有Linux下的公開源代碼的J-FLASH程序。如果不能燒寫自己的開發(fā)板,就需要根據(jù)自己的具體電路進(jìn)行源代碼修改。這是讓系統(tǒng)可以正常運(yùn)行的第一步。如果用戶購(gòu)買了廠家的仿真器比較容易燒寫FLASH,雖然無法了解其中的核心技術(shù),但對(duì)于需要迅速開發(fā)自己的應(yīng)用的人來說可以極大提高開發(fā)速度。
第四步:下載已經(jīng)移植好的Linux操作系統(tǒng)
如MCLiunx、ARM-Linux、PPC-Linux等,如果有專門針對(duì)所使用的CPU移植好的Linux操作系統(tǒng)那是再好不過,下載后再添加特定硬件的驅(qū)動(dòng)程序,然后進(jìn)行調(diào)試修改,對(duì)于帶MMU的CPU可以使用模塊方式調(diào)試驅(qū)動(dòng),而對(duì)于MCLiunx這樣的系統(tǒng)只能編譯內(nèi)核進(jìn)行調(diào)試。
第五步:建立根文件系統(tǒng)
下載使用BUSYBOX軟件進(jìn)行功能裁減,產(chǎn)生一個(gè)最基本的根文件系統(tǒng),再根據(jù)自己的應(yīng)用需要添加其他的程序。由于默認(rèn)的啟動(dòng)腳本一般都不會(huì)符合應(yīng)用的需要,所以就要修改根文件系統(tǒng)中的啟動(dòng)腳本,它的存放位置位于/etc目錄下,包括:/etc/init.d/rc.S、/etc/profile、/etc/.profile等,自動(dòng)掛裝文件系統(tǒng)的配置文件/etc/fstab,具體情況會(huì)隨系統(tǒng)不同而不同。根文件系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中一般設(shè)為只讀,需要使用mkcramfs genromfs等工具產(chǎn)生燒寫映像文件。
第六步:建立應(yīng)用程序的FLASH磁盤分區(qū)
一般使用JFFS2或YAFFS文件系統(tǒng),這需要在內(nèi)核中提供這些文件系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng),有的系統(tǒng)使用一個(gè)線性FLASH(NOR型)512KB~32MB,有的系統(tǒng)使用非線性FLASH(NAND型)8MB~512MB,有的兩個(gè)同時(shí)使用,需要根據(jù)應(yīng)用規(guī)劃FLASH的分區(qū)方案。
第七步:開發(fā)應(yīng)用程序
可以放入根文件系統(tǒng)中,也可以放入YAFFS、JFFS2文件系統(tǒng)中,有的應(yīng)用不使用根文件系統(tǒng),直接將應(yīng)用程序和內(nèi)核設(shè)計(jì)在一起,這有點(diǎn)類似于μC/OS-II的方式。
第八步:燒寫內(nèi)核
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