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如何理解嵌入式系統開發平臺

硬件設計平臺

硬件平臺由基本系統(包括CPU和存儲器)加上外圍接口電路模塊構成。基本系統為操作系統內核提供壹個最小的調試和運行環境,外圍接口模塊包括目前應用較為廣泛的多種硬件接口電路,如LCD液晶顯示模塊、觸摸屏模塊、CF卡模塊、USB模塊、以太網模塊、IC卡模塊等,可以方便地根據開發者的需求進行選擇使用。

目前,硬件平臺基於摩托羅拉公司的DragonBall EZ328(16MHz)微處理器,主要配置包括8MB EDO DRAM、4MB FLASH、320×240像素單色LCD、6個輸入按鍵、壹路RS232接口、壹路10M以太網接口等。EZ328是壹款得到了廣泛應用的32位嵌入式微處理器,內部集成了大量的功能模塊,並且具有較強的擴展能力。EZ328取消了內存管理單元(MMU),降低了硬件成本及運行功耗。EZ328所支持的引導模式也極大地方便了系統的調試。在我們的開發板上,只要驅動EZ328的EMUBRK引腳為低電平並執行系統復位,就可使EZ328進入引導模式,其內建的引導程序就會開始運行,初始化芯片上集成的UART控制器並準備接收數據。這樣開發者就可以通過UART控制器寫寄存器來初始化開發板,然後下載程序到開發板的RAM和FLASH中運行調試。同時,硬件平臺CPU可方便地升級到VZ328(主頻33MHz,EZ328的後續產品)。而且,在EZ328硬件平臺上開發的軟件幾乎不需要修改就能使用在VZ328和ColdFire系列微處理器上,具有很廣的適用面。ColdFire微處理器主要應用於互聯網設備、LAN電話技術、低端網絡控制、工業控制、圖像和存儲等等。

軟件開發平臺

軟件平臺由嵌入式Linux操作系統、嵌入式圖形用戶界面(GUI)、GNU交叉編譯調試工具組成。其中嵌入式Linux操作系統包括嵌入式Linux內核,ROM/RAM文件系統。選用Linux是因為Linux高度模塊化,容易定制,具有很高的可移植性。

軟件平臺所實現的嵌入式Linux系統內核是在mCLinux系統的基礎上移植而來的。它是專門面向沒有MMU的CPU的Linux操作系統,並且專為嵌入式系統做了許多小型化的工作,得到了廣泛的應用,新型的藍牙網絡設備也采用了mClinux操作系統。mCLinux作為壹個高度優化的、代碼緊湊的嵌入式Linux,雖然體積很小,但仍然保留了Linux的大多數優點:穩定、良好的移植性,優秀的網絡功能,完備的對各種文件系統的支持,以及標準豐富的API。在我們的開發平臺上,移植的操作系統內核大小約400KB,提供了通用Linux API和完整的TCP/IP 協議棧,實現了對NFS、ext2、ROMfs、JFFS文件系統的支持。

GUI采用了MicroWindows,具有中文本地化支持,包括GB2312 等字符集的支持,中文輸入法等等。在其上又開發了基於FLTK的嵌入式GUI圖形包,提供了比較完善的圖形功能,如對菜單、按鈕、滾動條等多種GUI控件的支持。

采用這種圖形包,我們已開發出大小僅1MB的嵌入式中文Web瀏覽器,並且正在集成清華文通的中文手寫輸入軟件。

交叉編譯調試工具采用通用的Linux開發套件—GNU開發套件,包括了壹系列的開發調試工具。主要組件有:

● Gcc—編譯器,可以做成交叉編譯的形式,即在宿主機上開發編譯目標板上可運行的二進制文件。

● Binutils—輔助工具,包括objdump(可以反編譯二進制文件),as(匯編編譯器),ld(連接器)等等。

● Gdb—調試器,可使用多種交叉調試方式,包括使用串口和以太網調試。

開發環境

本嵌入式系統開發平臺的GNU開發套件運行於桌面Linux操作系統。開發者首先使用Gcc和Gdb編譯和調試bootloader程序;再通過串口將宿主機和目標板連接起來,使EZ328進入引導模式,通過壹個簡單的perl程序將調試好的Bootloader程序下載到目標板的RAM中,作為monitor監控程序,同時在宿主機上啟動minicom和它進行串口通信,對Linux內核及驅動進行下載和調試;壹旦Linux內核在目標板上運行並初始化以太網接口,再由網線將宿主機和目標板連接起來(如圖2所示)。通過以太網,開發者可以使用NFS文件系統安裝上宿主機的硬盤,這樣目標板就可以通過以太網對宿主機的硬盤直接進行操作,不需下載即可調試程序;若Linux內核啟動了遠程登錄服務,開發者還可以登錄到目標板上調試應用程序。

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