嵌入式开发系统概况

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1、嵌入式开发系统概况嵌入式开发系统概况和设备驱动n开发平台硬件资源n开发平台软件资源n嵌入式开发平台的硬件布局n嵌入式系统开发流程n集成开发环境n可以练习的实验项目开发平台硬件资源n1）CPU：ARM7TDMI结构芯片S3C44B0X，工作频率 60MHz；n2）BIOS：2M，NOR FLASH；n3）内存：8M，SDRAM；n4）海量存储器：16M，NAND Flash；n5）键盘：17键数字小键盘；n6）显示：320240 、256色LCD，带四线电阻式触摸屏 ；n7）USB接口：D12芯片，USB 1.1标准；n8）串口：2路，最高波特率115200 b/s；n9）网络接口：RTL801

2、9，10M以太网；n10）CAN接口：波特率125Kb、250Kb、500Kb、1Mb；n11）调试接口：JTAG，14针、20针；n12）电机：直流电机，步进电机（带1/64减速器）；n13）A / D：ARM自带8路10位A /D，满量程2.5V，4路 电位器，4路扩展；n14）D / A：10位，满量程4.096V；n15）LED： 8个，共阴，与键盘同由ZLG7289芯片驱动 ；n16）音频输出：IIS总线，UDA1341芯片，44.1KHz音频 ；n17）扩展插槽：2个，提供系统总线以及空余资源接口 ；嵌入式微处理器n嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微 控制器（MCU）、嵌入式DS

3、P处理器（ EDSP）、嵌入式片上系统（SOC）nARM、MIPS、68K、DSP、nARM7、ARM9、ARM11、XSCALE、 n本开发系统的选择：ARM7TDMI结构芯 片S3C44B0X ARMAdvanced RISC Machines nARM（Advanced RISC Machines），既可以 认为是一个公司的名字，也可以认为是对一 类微处理器的通称，还可以认为是一种技术 的名字。nARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计 开发的公司，作为知识产权供应商，本身不 直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作 公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体 生产商从ARM公司购买其设计

4、的ARM微处理 器核，根据各自不同的应用领域，加入适当 的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器 芯片进入市场。 ARM微处理器的特点 n采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下 特点：n1、体积小、低功耗、低成本、高性能；n2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指 令集，能很好的兼容8位/16位器件；n3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；n4、大多数数据操作都在寄存器中完成；n5、寻址方式灵活简单，执行效率高；n6、指令长度固定；ARM微处理器系列 nARM微处理器目前包括下面几个系列，以及其 它厂商基于ARM体系结构的处理器，除了具有 ARM体系结构的共同特点以外，每一个系

5、列的 ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。nARM7系列nARM9系列nARM9E系列nARM10E系列nSecurCore系列nInter的XscalenInter的StrongARMARM7微处理器系列 nARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于 对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7微处理器系列具 有如下特点：n 具有嵌入式ICERT逻辑，调试开发方便。n 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。n 能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。n 代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。n 对操作系统的支持广泛，包括Windows CE、L

6、inux、Palm OS等。n 指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便 于用户的产品升级换代。n 主频最高可达130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多 数的复杂应用。 nARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、 ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目 前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核 。 ARM7TDMI结构nT取至THUMB，表示支持16bit的高代码密度 的THUMB指令集。THUMB指令集是ARM指令 集的子集，并且压缩到16bit字长。在系统中 合理地交叉使用ARM

7、和THUMB指令集，可以 使系统在达到设计要求的同时，尽可能地减 小代码量。nD取至Debug，表示支持Debuging功能。nM取至Multiplier，表示具备32bit硬件乘法器 。nI取至ICE，表示支持Embedded-ICE接口，可 进行在线仿真。 ARM微处理器的寄存器结构 nARM处理器共有37个寄存器，被分为若 干个组（BANK），这些寄存器包括：n 31个通用寄存器，包括程序计数器 （PC指针），均为32位的寄存器。n 6个状态寄存器，用以标识CPU的工 作状态及程序的运行状态，均为32位， 目前只使用了其中的一部分。ARM微处理器的工作状态 n从编程的角度看，ARM微处理

8、器的工作状态 一般有两种，并可在两种状态之间切换：n第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的 字对齐的ARM指令；n第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位 的、半字对齐的Thumb指令。n当ARM微处理器执行32位的ARM指令集时， 工作在ARM状态；当ARM微处理器执行16位 的Thumb指令集时，工作在Thumb状态。在 程序的执行过程中，微处理器可以随时在两 种工作状态之间切换，并且，处理器工作状 态的转变并不影响处理器的工作模式和相应 寄存器中的内容。ARM处理器模式 nARM微处理器支持7种运行模式，分别为：n 用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态n 快速中断模

9、式（fiq）:用于高速数据传输或通道处理n 外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理n 管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式n 数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进 入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。n 系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。n 未定义指令中止模式（und）：当未定义的指令执行 时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。Samsung S3C44B0XnSamsung S3C44B0X微处理器是三星公司专为手 持设备和一般应用提供的高性价比和高性能的 微控制器解决方案，它使用ARM7TDMI核，工作 在66MHZ。为了降低系统总成本和减

10、少外围器件 ，这款芯片中还集成了下列部件：n8KB Cache、外部存储器控制器、LCD控制器、4 个DMA通道、2通道UART、1个多主I2C总线控制 器、1个IIS总线控制器，5通道PWM定时器及一 个内部定时器、71个通用I/O口、8个外部中断 源、实时时钟、8通道10位ADC等。基于ARM的嵌入式硬件平台体系结 构开发平台软件资源 n1）UarmJtag并口仿真器驱动程序；n2）23个实验案例源代码n3）UCOS-II操作系统、文件系统、驱 动程序、API函数的库文件；嵌入式操作系统n近200种操作系统，WinCE、Linux、 Vxworks、QNX、Nucleus、n适于学习的源代

11、码开放的操作系统： Linux、C/OSnLinux:层次结构且内核完全开放、网络 功能强大、完整开发工具、广泛的硬件 支持、遵循通用国际标准，便于程序的 移植 nC/OS：源代码公开、实时内核、易懂 、易学、易用嵌入式开发平台的硬件布局 微处理器与接口设计嵌入式操作系统嵌入式系统编程嵌入式软硬件协同设计嵌入式系统开发实践基础平台：ARM/DSP/FPGA/SOPC嵌入式系统设计集成开发环境nARM SDT 2.5开发环境 nADS1.2 开发环境 n集成开发环境的使用，参看实验指导讲 义可以练习的实验项目n实验一A：ARM SDT 2.5开发环境n实验一B：ADS1.2 开发环境n实验一C：

12、超级终端设置及BIOS功能使用n实验二 ARM的串行口实验n实验三 键盘及LED驱动实验n实验四 D/A接口试验n实验五 ARM的A/D接口实验n实验六 电机转动控制实验n实验七 LCD的驱动控制实验n实验八 触摸屏程序设计n实验九 CAN总线通讯实验n实验十 定时器中断和驱动程序实验n实验十一 BOOTLOADER实验n实验十二A C/OS-II在ARM微处理器上的移植及编译n实验十二B 完善的C/OS-开发框架n实验十三 音频实验n实验十四 绘图的API函数n实验十五 系统的消息循环n实验十六 文件的使用n实验十七 列表框控件的使用n实验十八 文本框控件n实验十九 多任务和系统时钟n实验二

13、十 UDP通讯实验n实验二十一 综合实验n实验二十二 模拟电子画板实验触摸屏应用n实验二十三 基于ARM的多通道仪表信号采集实验 多任务与A/D转换嵌入式系统课题设计可选课题nGPS通讯与路况信息系统 n车辆照明模拟实验 n车内空调系统实验 n车内音频播放系统 n车速控制和刹车系统 n系统综合实验（看人数情况）实验方式及要求n46人一组，每组选定一个课题项目n课题内部进行任务规划与分配n对课题进行功能、性能方面的分析n完成硬件及操作系统裁减的规划设计n在开发平台上实现操作系统的移植与裁减n完成课题各个任务模块的分析 、模拟与仿真n系统调试n实验过程及经验总结嵌入式系统开发流程n系统功能、性能分

14、析n系统方案总体设计n硬件平台的选择与裁减n操作系统的选择与裁减n最小系统的设计与验证n应用程序的设计n性能指标优化n开发经验总结GPS通讯与路况信息系统n1.背景n全球定位系统（Global Positioning System） ，通常简称GPS，是一个中距离圆型轨道卫 星定位系统。它可以为地球表面绝大部分地 区提供准确的定位和高精度的时间基准。 n车辆自动导航系统，它根据GPS接收机提供 的车辆当前位置和用户输入的车辆目的地， 参照电子地图计算合适的行驶路线并在行驶 中以适当的方式给驾驶员提供必要的信息。2.车辆GPS导航系统的功能： n及时显示汽车在预先制定的电子地图中的位 置、行驶速

15、度以及与目的地距离；n输入目的地后主动生成一条去目的地的最佳 行驶路线，并在转弯时用语言提醒用户，使 其去任何地方不用问路就可直接到达；n随时可查询沿途的酒店、商店、加油站、修 理厂、车站、码头等处的最新路况信息，为 用户提供方便；n可在汽车遭遇抢劫后，在指定范围内停止发 动机的运行，并把汽车所出的位置报告警察 ；使用处理流程n用户输入目的地。输入方法主要有下面几种。n在系统显示的电子图上直接点击选取地点；n借助外接键盘，以类似PC机的中文输入法将地名输入导航 系统；n确定位置。n行驶路线。在用户输入了目的地之后，导航系统根 据电子地图上存储的地图信息，就可以自动算出一 条最合适的路线，指示给

16、用户；n行驶中的导航。在必要时刻向驾驶员提示信息。比 如，车辆行驶到系统推荐路线中应转弯的路口前， 系统应提示驾驶员：“200m后请向左转” 。3系统总体设计n由于实验平台没有配备GPS模块，本实验通 过模拟实现。在LCD上显示模拟电子地图， 实验者在触屏上直接点击选取目的地，然后 实验者从PC机键盘输入汽车当前位置，通过 串口传到ARM，用以模拟GPS模块接收到的 从地面控制中心传来的汽车位置数据。导航 系统将传回的数据与电子地图对比，得到汽 车的当前位置，然后计算出一条最佳行车路 线，并显示在LCD上。 4硬件平台选择与剪裁n剪裁后的硬件：nCPU： ARM7TDMI结构芯片S3C44B0X；nBIOS：2M , NOR FLASH；n内存：8M , SDRAM；n海量存储器：16M , NAND FLASH；nUSB接口：D12芯片，USB 1.1标准；n显示：320*240像素、256色LCD，带4线电 阻式触摸屏；5操作系统的移植与裁剪n5