ARM 嵌入式系统开发综述 - ARM 开发工程师入门宝典.pdf

嵌入式系统开发的每一个环节都可以独立地展开进行详细的阐述，而本文的 出发点主要是为嵌入式开发的初学者者提供一个流程参考。因为对于初学者在面对一个嵌入式开发项目的时候，往往面临着诸多困难，如选择什么样的开发平台？什么样的器件类型？在进行编译时怎样实现代码优化？开发工具该如何选择和使用？在进行程序调试时应该注意那些问题以及选择什么样的嵌入式OS 等等。希望通过本文，能帮助初学者了解有关ARM嵌入式系统开发流程。 ### ARM 嵌入式系统开发综述 #### 前言 嵌入式系统是一种专为特定应用设计的计算机系统，它包含了硬件和软件两个方面。硬件是系统的物质基础，提供软件运行所需的物理环境；软件则负责控制硬件并完成预定的任务。ARM架构由于其低功耗、高性能的特点，在嵌入式领域得到了广泛应用。本篇综述旨在为初学者提供一套全面的ARM嵌入式系统开发指南，涵盖从开发平台的选择到软件开发的全过程。 #### 1. 嵌入式开发平台 **1.1 ARM的开发平台** - **ARMulator仿真平台**：ARMulator是一款基于软件的ARM指令集仿真器，它内嵌于ADS和RVDS中。它可以帮助开发者测试和验证代码的正确性，并提供一些性能指标，如执行周期数、Cache命中率等，这些信息对于代码优化非常重要。然而，由于它是基于CPU的模拟，难以准确模拟整个芯片系统的行为。 - **RealView Integrator-CP平台**：这是一个更为高级的开发平台，能够整合Core Module FPGA和ARM PrimeCell系列周边器件，如LCD、MMC卡、音频解码等。这种平台非常适合进行早期的系统评估和设计。 - **Versatile PB/AB 平台**：这是一种可用于软硬件开发的PCB平台，支持多种不同的开发板，如Logic Tile、Analysis Tile等。这些平台可以满足不同层次的开发需求，从简单的原型设计到复杂的功能测试。 #### 1.2 器件选型 在选择合适的嵌入式系统器件时，开发者需要考虑多个因素，包括处理能力、功耗要求、成本预算以及可获得的支持资源等。例如，对于需要高性能处理的应用，可以选择更高性能的ARM Cortex-A系列处理器；而对于需要低功耗的应用，则可以选择Cortex-M或Cortex-R系列。 #### 2. 工具选择 开发工具的选择对于项目的成功至关重要。常见的开发工具包括集成开发环境（IDE）、编译器、链接器、调试器等。 - **IDE**：集成开发环境（IDE）是软件开发的主要工具之一，它将编辑器、编译器、链接器和调试器等功能集成在一起，提供一个统一的开发界面。常用的ARM IDE有Keil MDK、IAR Embedded Workbench等。 - **编译器**：编译器用于将高级语言转换成机器代码。对于ARM平台来说，常用的编译器有ARM RVCT（Real View Compilation Tools）、GCC等。 - **调试器**：调试器用于查找和修正程序中的错误。常见的调试工具包括JTAG调试器、SWD调试器等。 #### 3. 编译和连接 **3.1 RVCT的优化级别与优化方向** RVCT提供了多个优化级别，开发者可以根据项目需求选择合适的优化策略。例如，O0不进行任何优化，适用于调试；O1进行基本的优化，适用于大多数情况；O2进行更深入的优化，适用于追求性能的应用。 **3.2 多文件编译** 在大型项目中，代码通常被拆分成多个文件。多文件编译技术可以有效地管理这些文件，并确保代码的一致性和可维护性。使用预处理指令和头文件来管理全局变量和函数声明是常见的做法。 **3.3 调试** 调试是确保软件质量的重要步骤。除了使用IDE自带的调试功能外，还可以利用断点、单步执行、观察变量值等手段进行调试。 #### 4. 操作系统 在嵌入式系统中选择合适的操作系统也是非常重要的。常见的嵌入式操作系统包括FreeRTOS、μC/OS-II、Linux等。 - **FreeRTOS**：是一款轻量级的实时操作系统，适用于资源受限的微控制器。 - **μC/OS-II**：同样是一款轻量级的实时操作系统，具有良好的稳定性和可靠性。 - **Linux**：虽然体积较大，但对于需要复杂功能和高级网络支持的应用非常合适。 #### 总结 本文为初学者提供了一个关于ARM嵌入式系统开发的整体框架，从开发平台的选择到软件开发过程中的关键步骤，都进行了详细介绍。希望通过对这些内容的学习，能够帮助初学者更快地进入嵌入式开发领域，并顺利完成项目。