1、1第1章 初識ARM嵌入式系統(tǒng)1.2 ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)要點與開發(fā)環(huán)境ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)ARM芯片的設計ARM芯片的開發(fā)應用1.2.1 ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)要點嵌入式系系統(tǒng)的設設計要求求嵌入式系系統(tǒng)設計計開發(fā)不不同于桌桌面系統(tǒng)統(tǒng)，它非非常受制制于功能能和具體體的應用用環(huán)境，所以嵌嵌入式系系統(tǒng)的設設計具有有一些特特殊的要要求：接口方便便、操作作容易穩(wěn)定可靠靠、維護護簡便功耗管理理、降低低成本功能實用用、便于于升級并發(fā)處理理、及時時響應嵌入式系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)特點需要軟硬件綜合開發(fā)發(fā)，二者者密切相相關。原因：任何一個個嵌入式式產品都都是軟件件和硬件件的結合合體一旦嵌入入式產品品研發(fā)完完成，軟軟

2、件就固化在硬件環(huán)環(huán)境中，嵌入式式軟件是是針對相相應的嵌嵌入式硬硬件開發(fā)發(fā)的，是是專用的的。嵌入式系系統(tǒng)的這這一特點點，決定定了嵌入入式應用用開發(fā)方方法不同同于傳統(tǒng)統(tǒng)的軟件件工程方方法。預備知識識ARM嵌入式系系統(tǒng)的概概念和基基本結構構印刷電路路板設計計知識模擬電子子技術、數字電電子技術術等集成開發(fā)發(fā)環(huán)境編程語言言匯編語言言：ARM嵌入式指指令集（初始化化的啟動動程序）C語言C語言匯匯編語言言1、明確ARM嵌入式系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)的過程程嵌入式軟軟件的開開發(fā)流程程與通用用軟件的的開發(fā)流流程大同同小異，但開發(fā)發(fā)所使用用的設計計方法具具有嵌入入式開發(fā)發(fā)的特點點。整個個開發(fā)流流程可分分為：需求分析析階段設計

3、階段段生成代碼碼階段固化階段段5需求和規(guī)規(guī)格說明明嵌入式系系統(tǒng)應用用需求中中最為突突出的是是注重應應用的時效性，需求分分析階段段的主要任務務是：(1)對對問題的的識別和和分析對用戶提提出的問問題進行行抽象識識別用以以產生以以下的需需求：功功能需求求、性能能需求、環(huán)境需需求、可可靠性需需求、安安全需求求、用戶戶界面需需求、資資源使用用需求、軟件成成本與開開發(fā)進度度需求。(2)制制訂規(guī)格格說明文文檔經過對問問題的識識別，產產生了系系統(tǒng)各方方面的需需求。通通過對規(guī)規(guī)格的說說明，文文檔得以以清晰、準確地地描述。這些說說明文檔檔包括需求規(guī)格格說明書書和初級級的用戶戶手冊等。(3)需需求評審審需求評審審作

4、為系系統(tǒng)進入入下一階階段前最最后的需需求分析析復查手手段，在在需求分分析的最最后階段段對各項項需求進進行評估估，以保保證軟件件需求的的質量。需求評評審的內內容包括括正確性性、無歧歧義性、安全性性、可驗驗證性、一致性性、可理理解性、可修改改性、可可追蹤性性等多個個方面。嵌入式系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)要點交叉編譯譯器(Cross-compiler)：是一種種運行在在通用計計算機上上的、但但是能夠夠生成在在另一種種處理器器上運行行的目標標代碼的的編譯器器。交叉開發(fā)發(fā)：在一臺臺通用計計算機上上進行軟軟件的編編輯、編編譯，然然后下載載到嵌入入式系統(tǒng)統(tǒng)中運行行調試。嵌入式系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)要點它分散在在有通信信連接的的宿主

5、機與目標機環(huán)境之中中：宿主機(Host)是一臺通通用計算算機，一一般是PC機。它通通過串口口或網絡絡連接與與目標機機通信。目標機(Target)可以是嵌嵌入式應應用軟件件的實際際運行環(huán)環(huán)境（可可以是能能替代實實際環(huán)境境的仿真真系統(tǒng)）101.1ARM嵌入式系系統(tǒng)簡介介典型的開開發(fā)環(huán)境境源程序編譯器目標文件件鏈接器可執(zhí)行文文件2、熟悉開開發(fā)工具具環(huán)境里里的庫函函數（了解三三個方面面）（1）考慮硬硬件對庫庫函數的的支持；注意：庫庫函數的的使用并并不是必必須的。（2）符合目目標系統(tǒng)統(tǒng)上的存存儲器資資源分布布；（3）應用程程序運行行環(huán)境的的初始化化；111.1ARM嵌入式系系統(tǒng)簡介介3、熟悉ARM嵌入式

6、系系統(tǒng)的調調試操作作調試有三三種基本本方法模擬調試試（Simulator）軟件調試試（Debugger）仿真器調調試（Emulator）121.1ARM嵌入式系系統(tǒng)簡介介模擬調試試（Simulator）調試工具具和待調調試的嵌嵌入式軟軟件都在在主機上上運行，由主機機提供一一個模擬擬的目標標運行環(huán)環(huán)境，可可以進行行語法和和邏輯上上的調試試。優(yōu)點：簡簡單方便便，不需需要目標標板，成成本低缺點：功功能非常常有限，無法實實時調試試大多數調調試工具具都提供供Simulator功能軟件調試試（Debugger）（監(jiān)控控器方式式）主機和目目標板通通過某種種接口（通常是是串口）連接，主機上上提供調調試界面面，

7、待調調試軟件件下載到到目標板板上運行行。這種方式式的先決決條件是是要在Host和Target之間建立立起通信信聯(lián)系（目標板板上稱為為監(jiān)控程序序Monitor）優(yōu)點：純軟件，價格較較低，簡簡單，軟軟件調試試能力較較強缺點：需要事先先燒制Monitor（往往需多多次試驗驗才能成成功）且且目標板板工作正正常，功功能有限限，特別別是硬件件調試能能力較差差。PCTargetMonitor串口仿真器方方式（Emulator）這種方式式用仿真真器完全全取代目目標板上上的MCU，因而目標標系統(tǒng)對對開發(fā)者者來說完完全是透透明的、可控的的。仿真真器與目目標板通通過仿真真頭連接接，與主主機有串串口、并并口、網網口或

8、USB口等連接接方式。由于仿仿真器自自成體系系，調試試時既可可以連接接目標板板，也可可以不連連接目標標板（Standalone）。優(yōu)點：功能非常常強大，軟硬件件均可做做到完全全實時在在線調試試缺點：價格昂貴貴。一般高檔檔的微處處理器都都帶JTAG (JointTest ActionGroup,聯(lián)合測試試行動組組)接口口，它是一一種邊界界掃描標標準，只只需5根根引腳就就可以實實現在線線仿真的的功能。JTAG調試有一個硬硬件調試試體。該該硬件調調試體與與目標板板通過JTAG調試接口口相連，與主機機通過串串口、并并口、網網口或USB口相連。待調試試軟件通通過JTAG調試器下下載到目目標板上上運行。T

9、argetPC接口JTAG17第1章初識ARM嵌入式系系統(tǒng)1.2.2ARM嵌入式系系統(tǒng)的開開發(fā)環(huán)境境編譯器/匯編器指令系統(tǒng)統(tǒng)模擬器器在線仿真真器或調調試探測測器目標開發(fā)發(fā)板跟蹤捕捉捉儀嵌入式操操作系統(tǒng)統(tǒng)常見的開開發(fā)環(huán)境境18產品公司C編譯器產品說明ARM公司ARM處理器在RealView開發(fā)套件中有良好的技術支持。其中RealView-ICE可以用于連接調試硬件和調試環(huán)境。KEIL公司Keil公司最早以支持8051系列單片機的開發(fā)受到廣大用戶的支持。而在最新版本的RealView MDK開發(fā)環(huán)境中，對ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)具有很好的支持。其配套的仿真器是ULink和JLink。IAR Syst

10、em公司英文全稱為IAR Embedded Workbentch for ARM and Cortex。在該開發(fā)環(huán)境中系統(tǒng)提供了C/C+編譯器和調試器。IAR開發(fā)工具鏈跟Keil公司一樣，主要致力于AVR單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。其中，IAR配套的仿真器為JLink。Lauterbach公司提供JTAG仿真器以及JWT跟蹤設備。其他CodeSourcery公司推出的支持ARM嵌入式系統(tǒng)的GNU工具鏈。該工具鏈在市場上占有較小的份額，未能在嵌入式行業(yè)大面積推廣。常見ARM嵌入式系系統(tǒng)C編譯器最流行、最通用用1.2.1KeilMDK簡介Keil開發(fā)環(huán)境境是德國國知名公公司Keil（現已并并入ARM公

11、司）開開發(fā)的嵌嵌入式微微控制器器軟件開開發(fā)平臺臺，也是是目前ARM嵌入式單單片機開開發(fā)的主主流工具具。在該該軟件平平臺中，uVision的界面與與微軟VC+的界面類類似，具具有友好好的人機機交互環(huán)環(huán)境，啟啟動界面面如右圖圖所示。19在uVision開發(fā)工具鏈中包含了指令模擬器，用戶可以通過使用該功能來模擬“純粹”的ARM嵌入式代碼，即用戶不需要外部硬件平臺的支持也可以在軟件平臺中模擬代碼的運行，基本的界面框架如右圖所示。20RealViewMDK用戶操作作界面Keil平臺開發(fā)發(fā)周期Keil平臺開發(fā)發(fā)ARM嵌入式軟軟件，開開發(fā)周期期與其他他的平臺臺環(huán)境的的開發(fā)周周期是類類似的，大致有有以下幾幾個

12、步驟驟：創(chuàng)建新的的項目工工程，選選擇正確確的目標標芯片，對工程程項目參參數進行行配置；編寫C語言代碼碼或匯編編程序代代碼，并并添加到到項目工工程文件件中；對項目工工程進行行編譯、連接和和調試；修改源代代碼中的的語法錯錯誤和邏邏輯錯誤誤，重新新編譯至至正確與硬件聯(lián)聯(lián)機調試試至無誤誤；211.2ARM嵌入式系系統(tǒng)的開發(fā)要要點與開開發(fā)環(huán)境境步驟一創(chuàng)建/打開工程文件步驟二選擇ARM嵌入式芯片步驟三添加源代碼文件步驟四編譯程序步驟五程序的調試221.2.3KeilMDK開發(fā)步驟驟1.2ARM嵌入式系系統(tǒng)的開發(fā)要要點與開開發(fā)環(huán)境境231、創(chuàng)建/打開工程程文件在KeilMDK開發(fā)環(huán)境境中，用用戶可以以通過選

13、選擇“NewProject”下拉菜單單來創(chuàng)建建一個新新的工程程，如右右圖所示示。此時，系系統(tǒng)會彈彈出一個個對話框框，要求求為新建建的項目目工程起起一個名名字。在菜單中中創(chuàng)建新新的工程程將新創(chuàng)建建的工程程命名為為“test”1.2ARM嵌入式系系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)環(huán)境242、選擇ARM嵌入式芯芯片在創(chuàng)建完完存放工工程代碼碼的文件件夾后，用戶就就可以根根據實際際的工程程需要，選擇需需要的ARM嵌入式芯芯片。在建立工工程項目目文件后后，用戶戶需要在在該工程程項目內內添加源源程序代代碼。選選擇菜單單“File”|“New”或者點擊擊工具欄欄上的新新建文件件按鈕，就可以以在項目目工程窗窗口的右右側打開開一個新新

14、的文本本編輯窗窗口，用用戶可以以在該窗窗口中輸輸入程序序代碼。在編輯完完代碼之之后，用用戶需要要將其保保存為源源文件，選擇菜菜單“File”|“Save”或者點點擊工具具欄的保保存文件件按鈕，可以實實現對源源文件的的保存操操作。在在源文件件編輯完完成之后后，用戶戶還需要要將編寫寫好的源源文件添添加到新新建的項項目工程程中去。3、添加源源代碼文文件25添加源文文件到項項目工程程中26添加源代代碼對話話框選擇其中中的“AddFileToGroupSource Group1”，系統(tǒng)彈彈出一個個文件對對話框，用戶可可以在對對話框中中輸入源源文件的的路徑，點擊“確定”后就完完成了對對源文件件的添加加操作，具體如如右圖所所示。特別需要要提醒讀讀者注意意的是，在添加加文件的的時候，由于對對話框不不會自動動關閉，經常會會被誤認認為添加加文件操操作沒有有成功而而在此雙雙擊添加加同一個個文件，引起不不必須要要的錯誤誤，系統(tǒng)統(tǒng)也會彈彈出相應應的錯誤誤提示對對話框，如右圖圖所示。重復添加加源代碼碼后的錯錯誤提示示4、編譯程程序在程序代代碼編輯輯完之后后就可以以進入編編譯階段段，用戶戶可以通通過菜單單、工具具欄和浮浮動菜單單等多種種方式對對源代碼碼進行編編譯操作作。同時時，在KeilMDK平臺中，用戶還還可以通通過批處處理文件件進行相相應的編編譯操作作。一般般實際的的