嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺選型(一)

1、嵌入式系統(tǒng)（ARM ）開發(fā)平臺選型（一）摘要：本文從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，重點對Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中硬 件平臺選型問題進行論述。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；ARM； Linux操作平臺1嵌入式Linux系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體。它是以應(yīng)用為中心，以計算機技 術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，從而能夠適應(yīng)實際應(yīng)用中對功能、可靠性、 成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。Linux具有強大的功 能，很好地支持了各種現(xiàn)代編程技術(shù)，將Linux應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的開 發(fā)有如下一些優(yōu)點：1）內(nèi)核完全開放，使得設(shè)計者可以自己設(shè)計和開發(fā)出真正的硬件實時系 統(tǒng)和軟件實時系統(tǒng)。2）Linux本身具有一整套工具鏈

2、，使用者可以較容易地自行建立嵌入式 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉編譯及運行環(huán)境。3）強大的網(wǎng)絡(luò)支持，可以利用Linux的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式 的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。2硬件平臺的選擇2.1處理器的選擇設(shè)計者在選擇處理器時要考慮的主要因素有：處理性能。處理器的性能取決于多個方面的因素，如時鐘頻率、內(nèi) 部寄存器的大小、指令是否對等處理所有的寄存器等。如果是面向高 性能的應(yīng)用設(shè)計，那么建議考慮某些新的處理器，其價格相對低廉， 如 IBM 和 MotorolaPowerPCo技術(shù)指標。當前許多嵌入式處理器都集成了外圍設(shè)備，采用這類CPU 可以減少系統(tǒng)的體積，降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。開發(fā)人員首先考慮的是，

3、 系統(tǒng)所要求的一些硬件能否無需過多的膠合邏輯(GL，GlueLogic)就可以 連接到處理器上；其次是考慮該處理器的一些支持芯片，如DMA控制 器、內(nèi)存管理器、中斷控制器、串行設(shè)備、時鐘等的配套。功耗。嵌入式微處理器最大并且增長最快的市場是手持設(shè)備、電子 記事本、PDA、手機、GPS導(dǎo)航器、智能家電等消費類電子產(chǎn)品。這些 產(chǎn)品中選購的微處理器，典型的特點是要求高性能、低功耗。軟件工具。僅有一個處理器，沒有較好的軟件開發(fā)工具的支持也是 不行的，因此選擇合適的軟件開發(fā)工具對系統(tǒng)的實現(xiàn)會起到很好的作 用。內(nèi)置調(diào)試工具。使用具有內(nèi)置調(diào)試工具的處理器可以大大縮小調(diào)試 周期，降低調(diào)試的難度。(6)供應(yīng)商是

4、否提供評估板。許多處理器供應(yīng)商可以提供評估板來驗證 理論是否正確，決策是否得當。2.2硬件選擇的其他因素生產(chǎn)規(guī)模。打算做一套，多套，還是規(guī)模生產(chǎn)，如果生產(chǎn)規(guī)模比較 大，可以自己設(shè)計和制備硬件，這樣可以降低成本。反之，最好從第 三方購買主板和I/O板卡。市場目標。如果想使產(chǎn)品盡快發(fā)售，以獲得競爭力，就要盡可能買 成熟的硬件；反之，可以自己設(shè)計硬件，降低成本。軟件對硬件的依賴性。軟件是否可以在硬件沒有到位的時候并行設(shè) 計或先行開發(fā)。3軟件平臺的選擇嵌入式軟件的編寫和開發(fā)調(diào)試的主要流程為：代碼編程、交叉編譯、 交叉鏈接、重定位、下載到目標板和調(diào)試等幾個步驟，因此軟件平臺 的選擇也涉及到以下幾個方面。

5、3.1操作系統(tǒng)的選擇操作系統(tǒng)選擇應(yīng)考慮的因素硬件方案確定之后，操作系統(tǒng)的選擇就相對輕松了。硬件的不同，會 影響操作系統(tǒng)的選擇。低端無MMU(MemoryManagementUnit，存儲器 管理單元)的CPU，要使用uClinux操作系統(tǒng)；而相對高端的硬件，則可 以用普通的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。uClinux和普通的Linux有各自的優(yōu) 勢和缺點。可用于嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的操作系統(tǒng)很多，但關(guān)鍵是如 何選擇一個適合開發(fā)項目的操作系統(tǒng)。筆者認為應(yīng)該從以下幾點進行 考慮。操作系統(tǒng)提供的開發(fā)工具：有些實時操作系統(tǒng)(RTOS)只支持該系統(tǒng) 供應(yīng)商的開發(fā)工具，因此還必須向操作系統(tǒng)供應(yīng)商獲取編譯器、調(diào)試

6、 器等；而有些操作系統(tǒng)使用廣泛，且有第三方工具可用，因此選擇余 地較大。操作系統(tǒng)向硬件接口移植的難度：操作系統(tǒng)到硬件的移植是一個重要的問題，是關(guān)系到整個系統(tǒng)能否按期完工的一個關(guān)鍵因素。因此， 要選擇可移植性程度高的操作系統(tǒng)，避免操作系統(tǒng)難以向硬件移植而 帶來的種種困難，加速系統(tǒng)的開發(fā)進度。操作系統(tǒng)的內(nèi)存要求：均衡考慮是否需要額外花錢去購買RAM或 EEPROM來迎合操作系統(tǒng)對內(nèi)存的較大要求。開發(fā)人員是否熟悉此操作系統(tǒng)及其提供的API。操作系統(tǒng)是否提供硬件的驅(qū)動程序。操作系統(tǒng)的可剪裁性。有些操作系統(tǒng)具有較強的可剪裁性，如嵌入 式 Linux、Tornado/VxWorks等等。操作系統(tǒng)的實時性能

7、。幾類嵌入式Linux系統(tǒng)的比較嵌入式Linux系統(tǒng)方面的產(chǎn)品主要分為三類。第一類是專門為Linux的 嵌入式應(yīng)用而做的，如何讓Linux更小、更容易嵌入到體積要求和功能、 性能要求更高的硬件中去，是他們的產(chǎn)品開發(fā)方向。第二類是專門為 Linux的實時特性設(shè)計的產(chǎn)品，將Linux開發(fā)成實時系統(tǒng)尤其是硬實時 系統(tǒng)，應(yīng)用于一些關(guān)鍵的控制場合。第三類的產(chǎn)品是將實時性和嵌入 式方案結(jié)合起來的方案。因此要根據(jù)自己的嵌入式要求和實時性要求， 選擇適合自己的嵌入式Linux；同時，和選擇硬件的原則一樣，如果可 能，盡量選擇使用普通的嵌入式Linux系統(tǒng)。3.2編程語言的選擇編程語言的選擇主要考慮以下因素。通用性：不同種類的微處理器都有自己專用的匯編語言，這就為系 統(tǒng)開發(fā)者設(shè)置了一個巨大的障礙，使得系統(tǒng)編程更加困難，軟件重用 無法實現(xiàn)。而高級語言一般和具體機器的硬件結(jié)構(gòu)聯(lián)系較少，多數(shù)微 處理器都有良好的支持