嵌入式系统ARM开发平台的研究.doc
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嵌入式系统ARM开发平台的研究
【摘要】目前,嵌入式系统如今已经被广泛应用到了各个领域。基于ARM内核的微处理器,被使用在Linux嵌入式系统中,具有内核精简、代码开放、易于移植等优点,因而应该广泛。本文介绍了基于ARM的嵌入式Linux系统的概念和软硬件组成,并对系统平台的开发构建进行了一定的探讨。
【关键词】Linux嵌入式;ARM;组成;开发平台
伴随着计算机技术、通信技术近年来的快速发展和3C(计算机、通信、消费电子)的融合,旨在执行控制、监视等特殊任务的嵌入式系统如今已经被广泛应用到了ATM、惯性导航、汽车发动机控制和移动电话等各个领域。在众多的嵌入式微处理系统中,目前占据重要位置的是基于ARM(Advanced RISC Machine)内核的微处理器,因此有必要对该系统的开发研究予以阐述,以便了解其技术发展趋势,使嵌入式系统的运行速度和系统可靠性不断提高。目前嵌入式系统种类较多,当前最重要的有Windows嵌入式系统、Linux嵌入式系统、WinCE,Palm,Symbian嵌入式系统等等。其中微软嵌入式系统,对于各种硬件具有极好的兼容性,同时在安全性、可靠性、可维护性以及整体性能方面具有较大优势,能够最大程度的满足客户需求。Linux嵌入式系统因为具有内核精简、代码开放、易于移植等优点,所以应用的领域非常广泛,诸如PDA、机顶盒、Digital Telephone、Answering Machine、Screen Phone、数据网络、Ethernet Switches、Router、Bridge、Hub、Remote access servers、ATM、Frame relay、远程通信、医疗电子等领域,都应用着Linux嵌入式系统。本文介绍了基于ARM的嵌入式Linux系统的相关概念和软硬件组成,并对系统平台的开发构建进行了简单的探讨。
1.嵌入式系统概念
嵌入式系统(Embedded system),指以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,同时能适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积以及功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统与个人计算机这样的通用计算机系统不同,由于其执行的任务常常是预先定义下的任务,因而设计人员可以通过优化系统,减小尺寸降低成本。
2.嵌入式系统组成
通常情况下,嵌入式系统装置由嵌入式计算机系统和执行装置组成。嵌入式计算机系统在整个嵌入式系统中担负着核心的作用,缺少了嵌入式计算机系统,那么嵌入式系统也就无从谈起。具体来说,嵌入式计算机系统又有硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置是嵌入式系统的任务执行设备,也称为被控对象,它的主要作用是在接收到嵌入式计算机系统发出的控制命令之后,准确地对所规定的操作或任务予以执行。执行装置既可以很简单,也可以很复杂,从手机上的一个微小型的电机到具有一定智能的机器人等,都可以看作是嵌入式系统的执行装置。
2.1 硬件层
2.1.1 嵌入式微处理器
嵌入式微处理器是构建嵌入式硬件平台的核心,嵌入式微处理器与通用CPU不同,它是将有通用CPU卡板完成的任务都集成在了芯片内部,因此,使得处理系统更加微小,但却具有更高的效率和可靠性。
2.1.2 存储器
存储器是嵌入式系统存放和执行代码的装置,包含Cache、主存和辅助存储器。
Cache是一种存储器阵列,位置在主存和嵌入式微处理器内核之间,具有容量小、速度快的特点,存放的内容近期微处理器经常调用的数据和代码。由于微处理器多从Cache中读取数据,就使得主存的读取程序免去了,因而有利于提升读取速度,改善了系统的性能。
主存是微处理系统的主要存储设施,是用来存放系统和用户的程序及数据的。它的位置可以在微处理器的内部或外部,容量为256KB~1GB不等,当前随着处理任务的日益繁多,主存有不断增大的趋势。目前常用作主存的存储器有:ROM类的NOR Flash、EPROM和PROM和RAM类的SRAM、DRAM和SDRAM等。其中又以NOR Flash类最为常用。
辅助存储器一般是用来存放需要长期存储的较大数据或信息的,如大型文件、视频音频资料等,由于容量大,其读写速度一般较慢。目前常用的辅助存储设备有硬盘、SD卡、TF卡等。
2.2 中间层
中间层是位于硬件层与软件层之间的部分,也有称之为硬件抽象层(Hardware Abstract Layer,HAL)或板级支持包(Board Support Package,BSP)的,它的作用在于分离开系统上层软件与底层硬件,从而使研发人员不需要底层硬件提供支持就可以对系统的底层驱动程序进行开发。中间层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操
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