基于32位ARM920T内核的微处理器的嵌入式Linux系统构建详解

1特性•融合了ARM920T ™ ARM ® Thumb ®处理器–工作于180 MHz 时性能高达200 MIPS ，存储器管理单元–16-K 字节的数据缓存，16-K 字节的指令缓存，写缓冲器–含有调试信道的内部仿真器–中等规模的嵌入式宏单元结构(仅针对256 BGA 封装)•低功耗：VDDCORE 电流为30.4 mA 待机模式电流为3.1 mA •附加的嵌入式存储器–SRAM 为16K ；ROM 为128K •外部总线接口(EBI)–支持SDRAM ，静态存储器， Burst Flash ，无缝连接的CompactFlash ®，SmartMedia ™及NAND Flash •提高性能而使用的系统外设：–增强的时钟发生器与电源管理控制器–两个有双PLL 的片上振荡器–低速的时钟操作模式与软件功耗优化能力–四个可编程的外部时钟信号–包括周期性中断、看门狗及第二计数器的系统定时器–有报警中断的实时时钟–调试单元、两线UART 并支持调试信道–有8个优先级的高级中断控制器，独立的可屏蔽中断源，伪中断保护–7个外部中断源及1个快速中断源–有122个可编程I/O 口线的四个32位PIO 控制器，各线均有输入变化中断及开漏能力–20通道的外设数据控制器(DMA)•10/100 Base-T 型以太网卡接口–独立的媒体接口(MII)或简化的独立媒体接口(RMII)–对于接收与发送有集成的28字节FIFO 及专用的DMA 通道•USB 2.0全速(12 M 比特/秒)主机双端口–双片上收发器(208引脚PQFP 封装中仅为一个)–集成的FIFO 及专用的DMA 通道•USB 2.0全速(12 M 比特/秒)器件端口–片上收发器， 2-K 字节可配置的集成FIFO •多媒体卡接口(MCI)–自动协议控制及快速自动数据传输–与MMC 及SD 存储器卡兼容，支持两个SD 存储器•3个同步串行控制器(SSC)–每个接收器与发送器有独立的时钟及帧同步信号–支持I 2S 模拟接口，时分复用–32比特的高速数据流传输能力•4个通用同步/异步接收/发送器(USART)–支持ISO7816 T0/T1智能卡–硬软件握手–支持RS485及高达115 Kbps 的IrDA 总线–USART1为全调制解调控制线•主机/从机串行外设接口(SPI)–8～16位可编程数据长度，可连接4个外设•两个 3通道16位定时/计数器(TC)–3个外部时钟输入，每条通道有2个多功能I/O 引脚–双PWM 产生器，捕获/波形模式，上加/下减计数能力•两线接口(TWI)–主机模式支持，所有两线Atmel EEPROM 支持•所有数字引脚的IEEE 1149.1 JTAG 边界扫描•电源供应–VDDCORE ，VDDOSC 及VDDPLL 电压为：1.65V ～1.95V–VDDIOP (外设I/O)及VDDIOM (存储器I/O)电压为：1.65V ～3.6V •提供了208引脚PQFP 及256球状BGA 两种封装BDTIC /ATMEL2AT91RM92001768B–ATARM–07-Jun-05说明AT91RM9200是完全围绕ARM920T ARM Thumb 处理器构建的系统。

《嵌入式ARM教案》PPT课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域强调嵌入式系统与传统计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的发展回顾嵌入式系统的发展历程探讨未来嵌入式系统的发展趋势1.3 嵌入式系统的组成部分介绍嵌入式系统的硬件和软件组成解释嵌入式系统中的核心部件：中央处理器（CPU）第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的成立和发展历程讲解ARM处理器的命名规则和版本更新2.2 ARM处理器的特点阐述ARM处理器的架构和指令集特点强调ARM处理器的功耗、性能和成本优势2.3 ARM处理器的应用领域分析ARM处理器在不同领域的应用案例展望ARM处理器在未来的应用前景第三章：ARM指令集和编程3.1 ARM指令集概述介绍ARM指令集的分类和特点讲解ARM指令的格式和操作码3.2 ARM指令的执行过程分析ARM指令的取指、译码、执行和写回过程解释ARM指令的流水线结构和流水线优化3.3 ARM编程实例介绍ARM编程的基本方法和技巧提供简单的ARM编程实例，让学员了解编程过程第四章：嵌入式系统设计和开发流程4.1 嵌入式系统设计原则讲解嵌入式系统设计的关键原则强调嵌入式系统设计的灵活性和可扩展性4.2 嵌入式系统开发流程介绍嵌入式系统开发的各个阶段阐述各阶段的主要任务和注意事项4.3 嵌入式系统开发工具和环境讲解常用的嵌入式系统开发工具和软件介绍嵌入式系统开发环境搭建的步骤和方法第五章：嵌入式系统硬件设计5.1 嵌入式系统硬件设计概述介绍嵌入式系统硬件设计的基本要求强调嵌入式系统硬件设计的可靠性和稳定性5.2 嵌入式系统硬件模块设计讲解嵌入式系统中的主要硬件模块分析各个模块的功能和相互之间的关系5.3 嵌入式系统硬件设计实例提供嵌入式系统硬件设计实例让学员了解硬件设计过程和注意事项第六章：嵌入式系统软件开发6.1 嵌入式操作系统概述介绍嵌入式操作系统的概念和分类强调嵌入式操作系统在嵌入式系统中的重要性6.2 嵌入式操作系统原理讲解嵌入式操作系统的核心组件和工作原理解释嵌入式操作系统的任务调度和资源管理6.3 嵌入式软件开发介绍嵌入式软件开发的基本方法和技巧提供嵌入式软件开发实例，让学员了解开发过程第七章：嵌入式系统应用案例分析7.1 嵌入式系统在工业控制中的应用分析嵌入式系统在工业控制领域的应用案例强调嵌入式系统在提高工业生产效率方面的作用7.2 嵌入式系统在消费电子中的应用讲解嵌入式系统在消费电子领域的应用案例探讨嵌入式系统在智能家居、可穿戴设备等领域的应用前景7.3 嵌入式系统在其他领域的应用介绍嵌入式系统在医疗、交通、教育等领域的应用案例展望嵌入式系统在未来各个领域的发展趋势第八章：嵌入式系统安全与防护8.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍嵌入式系统面临的安全威胁和攻击手段8.2 嵌入式系统安全防护策略阐述嵌入式系统安全防护的技术和方法强调安全防护策略在提高嵌入式系统安全性方面的作用8.3 嵌入式系统安全案例分析分析典型的嵌入式系统安全案例让学员了解嵌入式系统安全防护的实践应用第九章：嵌入式系统发展趋势与挑战9.1 嵌入式系统技术发展趋势分析嵌入式系统技术的发展趋势强调创新技术和新兴领域对嵌入式系统的影响9.2 嵌入式系统面临的挑战讲解嵌入式系统在发展过程中面临的挑战探讨应对挑战的方法和策略9.3 我国嵌入式系统发展现状与展望介绍我国嵌入式系统发展的现状展望我国嵌入式系统未来的发展前景第十章：总结与展望10.1 课程回顾总结本课程的主要内容和知识点强调嵌入式ARM教案在实际应用中的重要性10.2 实践与思考鼓励学员在实际工作中运用嵌入式ARM教案的知识提出针对性的思考题，引导学员深入思考和探索10.3 未来展望展望嵌入式系统领域的未来发展趋势强调继续学习和不断提升自身能力的重要性重点解析本文教案主要围绕嵌入式ARM系统进行讲解，涵盖了嵌入式系统的概述、ARM 处理器简介、ARM指令集和编程、嵌入式系统设计和开发流程、嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统软件开发、嵌入式系统应用案例分析、嵌入式系统安全与防护、嵌入式系统发展趋势与挑战以及课程总结与展望等内容。

嵌入式linux系统开发标准教程嵌入式Linux系统开发是一门非常重要的技术，它在嵌入式设备、物联网和智能家居等领域中得到广泛应用。

本文将介绍嵌入式Linux系统开发的标准教程，帮助读者了解该技术的基本原理和常用的开发工具。

一、嵌入式Linux系统开发的基本原理嵌入式Linux系统开发是指将Linux操作系统移植到嵌入式设备中，并针对特定的应用领域进行定制开发。

它与传统的桌面Linux系统有很大的区别，主要体现在以下几个方面：1. 硬件平台的选择：嵌入式设备通常采用ARM架构或者其他低功耗的处理器架构，而不是传统的x86架构。

因此，在进行嵌入式Linux系统开发时，需要根据具体的处理器架构进行相应的移植和优化。

2. 精简的内核：由于嵌入式设备的资源有限，为了提高系统性能和节省资源，嵌入式Linux系统通常会精简内核。

这需要对Linux内核的源代码进行裁剪和优化，以去除不必要的模块和功能，并保留对应用需求的必要功能。

3. 定制化的驱动程序和应用程序：嵌入式设备通常需要与各种外设进行交互，因此需要编写相应的驱动程序。

此外，根据具体的应用需求，还需要定制相关的应用程序和用户界面。

二、嵌入式Linux系统开发的工具嵌入式Linux系统开发需要使用一些常用的工具，下面是一些常用的工具和其功能的介绍：1. 交叉编译工具链：由于嵌入式设备和开发主机的处理器架构不同，无法直接在开发主机上编译和运行目标代码。

因此，需要使用交叉编译工具链，在开发主机上生成适用于目标设备的可执行文件。

2. 调试工具：在嵌入式Linux系统开发过程中，调试是非常重要的一环。

常用的调试工具包括GDB（GNU调试器）和strace（系统调用跟踪工具），它们可以帮助开发人员追踪程序的执行过程和定位错误。

3. 文件系统工具：嵌入式设备的存储资源有限，需要使用文件系统来组织和管理存储的数据。

常用的文件系统工具包括mkfs（创建文件系统）、mount（挂载文件系统）以及文件传输工具（如scp和rsync）等。

十【解题思路】车载GPS导航仪是在当前城市生活中已经非常普及，是嵌入式系统的典型应用。

可以通过S3C2410外加功能电路来实现在汽车行驶过程中定位导航、防盗防劫等实用功能。

S3C2410是基于ARM9内核的典型ARM芯片，采用ARM920T核，属于中高档32位嵌入式微处理器。

本题主要考查基于S3C2410的嵌入式系统开发。

涉及到无线通信与数据传输，数字信号处理，通用I/O接口GPIO、串行外设接口SPI、集成电路互连总线接口I2C的典型应用及相关应用的驱动程序设计以及系统集成等。

【参考答案及解析】（1）【81】GPE11、GPE12、GPE13【82】0xFABFFFFF【解析】GPS是嵌入式系统中常用的无线通信接口，本题使用基于SPI接口的GPS 模块，采用S3C2410芯片GPE端口的GPE11~GPE13引脚。

初始化为GPE11~GPE13共6位进行赋值，按照寄存器格式为10，则端口值为0xFABFFFFF。

（2）【83】GPD【84】0xAAAAAAAA【85】8【86】2.25【解析】LCD显示屏自身不带控制器，没有驱动电路；本系统中主要利用GPIO 口设计驱动电路来进行控制，主要利用GPC和GPD端口。

真彩色图像由R、G、B三基色组成，且3个分量中的像素位数都是8位。

图像数据量=图像水平分辨率×图像垂直分辨率×像素深度/8。

（3）【87】8【88】125【89】0x00000100【90】0x00000100【91】0x249F【92】0x002000【93】0x001000【解析】按照采样定理，取样频率不应低于声音信号最高频率的两倍才不产生失真；所以此处频率可以取8KHz；波形声音的码率=取样频率×量化位数×声道数（单位：b/s）；定时器计数脉冲周期=1/(PCLK/(预分频值+1)/分频系数)。

对配置寄存器以及控制寄存器的设置即按照寄存器格式对相应位进行赋值。

嵌入式系统原理与应用实验指导书南航金城学院2013.2目录目录 (1)第一部分试验箱硬件结构 (2)第二部分实验 (11)实验一ADS1.2集成开发环境练习 (11)实验二汇编指令实验1 (17)实验三汇编指令实验2 (20)实验四汇编指令实验3 (23)实验五ARM微控制器工作模式实验 (28)实验六 C语言程序实验 (33)实验七 C语言调用汇编程序实验 (36)实验八GPIO输出控制实验 (39)实验九GPIO输入实验 (46)实验十外部中断实验 (50)实验十一UART通讯实验 (56)实验十二I2C接口实验 (64)实验十三定时器实验 (75)实验十四PWM DAC实验 (81)实验十五ADC实验 (87)实验十六RTC实验 (94)实验十七步进电机控制实验 (101)实验十八直流电机控制实验 (105)附录1 DeviceARM2410 专用工程模板 ..................................................... 错误!未定义书签。

第一部分试验箱硬件结构MagicARM2410教学实验开发平台是一款可使用μC/OS-II、Linux和WinCE操作系统、支持QT、MiniGUI图形系统、集众多功能于一身的ARM9教学实验开发平台。

采用Samsung公司的ARM920T内核的S3C2410A微处理器，扩展有充足的存储资源和众多典型的嵌入式系统接口。

MagicARM2410实验箱参考如图1.1所示。

图1.1 MagicARM2410实验箱外观图MagicARM2410实验箱功能框图如图1.2所示。

图1.2 MagicARM2410实验箱功能框图1.1 S3C2410A芯片简介S3C2410A是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器（ARM920T内核），适用于手持设备、POS机、数字多媒体播放设备等等，具有低价格、低功耗、高性能等特点。

基于ARM9的远程视频监控系统的实现摘要：本文是基于实际情况而研究开发的一套嵌入式远程视频监控系统。

该系统采用嵌入式处理器作为控制平台，运用无线网络传输技术实现远程通信。

随着网络通信技术和多媒体视频技术的发展，嵌入式视频监控技术正向集成化、网络化和多媒体化方向发展，并且被广泛应用于各个领域。

本文是基于实际情况而研究开发的一套嵌入式远程视频监控系统。

该系统采用韩国三星公司的s3c2410高性价比嵌入式处理器作为控制平台，采用 ime6400视频编码芯片进行视频编解码，运用无线网络传输技术实现远程通信。

一、arm处理器介绍arm(advanced risc machines)处理器是由英国arm公司研发出来的一套处理器体系。

arm是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、低能耗的risc处理器，开发了许多相关技术及软件。

其技术具有性能高、成本低和能耗省的特点，适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、dsp和移动式应用等。

1、arm处理器特点arm处理器已经成功地广泛应用于无线通信、工业控制、消费类电子产品、网络产品等领域，并且保持持续增长的势头。

目前，基于arm 技术的微处理器应用约占据了32位risc 微处理器75％以上的市场份额。

采用risc架构的arm微处理器一般具有如下特点：(1)体积小、低功耗、低成本、高性能；(2)thumb(16位)/arm(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；(3)用寄存器，指令执行速度更快；(4)数据操作都在寄存器中完成；(5)方式灵活简单，执行效率高；(6)长度固定。

2、arm处理器结构(1)risc体系结构传统的cisc(complex instruction set computer，复杂指令集计算机)结构有其固有的缺点，即随着计算机技术的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，计算机的体系结构会越来越复杂，然而，在cisc的指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%，而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%，显然，这种结构是不太合理的。

引言目前，嵌入式操作系统的种类很多，如V xW or ks ，W i ndow s C E 和L i nux 等。

在这些操作系统中，L i nux 是发展最快，应用最广泛的。

由于使用费用、开放源代码程度和使用习惯等各方面因素，L i nux 是得到较多推广的操作系统之一。

由于L i nux 支持从x86到嵌入式处理器的多种处理器，使得L i nux 桌面PC 上开发的很多资源可以轻松的移植到各种嵌入式平台上，这种便利使得在嵌入式系统中使用L i nux 操作系统具有很大吸引力。

开发环境硬件环境本系统中使用目标平台S3C 2410(SA M SU N G 公司使用A RM 920T 处理器内核开发的一款嵌入式处理器)。

ARM 920T 核由A RM 9TD M I ，存储管理单元(M M U )和高速缓存三部分组成。

S3C2410的资源还包括外围存储设备(SD R A M 和N andFl as h)，外围显示设备(触摸屏和L C D )与外围接口设备(串口、网口与并口)。

软件平台嵌入式L i nux 系统从软件系统的角度通常可以分为以下4个部分。

引导加载程序。

包括固化在固件中的启动代码(可选)和B oot l oader 。

内核。

特定于嵌入式板子的定制内核以及控制内核引导系统的参数。

文件系统。

包括根文件系统和建立于F l as h 内存设备之上的文件系统。

它是提供管理系统的各种配置文件以及系统执行用户应用程序的良好的运行环境的载体。

用户应用程序。

特定于用户的应用程序。

有时在用户应用程序和内核层之间可能还会有一个嵌入式图形用户界面。

同时装有B oot l oader 、内核启动参数、内核映象和根文件系统。

嵌入式Li nux 系统移植的实现引导加载程序B oot L oader 是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。

大多数B oot L oader 都分为s t age1和s t age2两大部分。

基于ARM的嵌入式智能仪表系统概述摘要：ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的第一款高性能、廉价、耗能低的RISC微处理器，全称为Acorn RISC Machine，意为高级精简指令集计算机。

在实际应用中，ARM的优势主要体现在以下三点：1、低功耗、低成本。

2、兼容性好。

ARM处理器是32位CPU核设计，同时也配备16位指令集，双指令集使ARM 处理器比等价32位代码CPU核设计节省达35%，却能保留32位CPU核的所有优势。

3、高性能。

关键词：ARM、智能、概述一、嵌入式系统定义及特点嵌入式系统的基础是计算机技术，可以分为软件、硬件两个部分，其目的是将一个计算机系统嵌入到应用系统和执行装置中。

其中前者的目的是控制并执行设计好的程序；后者指的是嵌入式系统控制的对象，这个对象的存在并不影响用户对嵌入式系统的使用。

在实际应用中，嵌入式系统的优势主要体现在以下三点：1、具有伸缩性。

软硬件可以裁剪，以满足各个领域以及有特殊要求的计算机系统的需要。

2、小型化。

嵌入式系统具有统一的接口，能够连接不同的设备，使整个系统设备的体积减小。

3、智能性。

嵌入式系统可以控制、监视并执行设计好的程序。

1.1嵌入式智能仪表发展趋势智能化技术是测控设备和仪器仪表的发展方向，其中包括测控设备PC化、仪器仪表网络化。

从世界技术发展趋势来看，目前的产品大多具有强大的智能化功能，如电子元器件自检测、人机对话、多量程自动切换、空管测量、故障自诊断功能、与上位机通信，可以使系统与人工智能相互结合，适应复杂控制。

近些年智能化测量控制仪表发展迅速，这种发展一方面带动了智能仪表的发展，使智能仪表系统应用的领域更加广阔；另一方面更好的满足人们对仪器仪表智能化日益增长的需求。

1.2网络化网络技术是工业生产的重要发展方向，因此在研究智能仪表发展中，网络化是一个不可缺少的因素。

Internet是计算机网络的主要代表，近些年网络技术不断进步，使网络通信变得便捷，其软硬件资源也广泛的应用于工业领域，如远程资源监控、远程数据采集、元器件故障诊断等。

嵌入式运动目标检测及跟踪系统的设计与实现胡凤忠;高金定;龙贻建【摘要】运动目标的检测及跟踪技术广泛应用于军事与民用领域;传统基于PC的目标跟踪系统不能满足对体积、功耗及便携性的需求,基于ARM处理器S3C2440A和嵌入式Linux操作系统构建了一个比较完整、实用的目标跟踪系统;该系统利用摄像头采集运动目标图像,处理器进行数字图像处理,LCD显示跟踪目标.阐述了实现原理及图像获取、目标检测、图像分割和目标跟踪算法程序流程;通过实际测试,该系统能满足对低速运动目标的检测、识别和跟踪,且具有较好的实时性和稳定性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(024)012【总页数】3页(P133-135)【关键词】嵌入式系统;运动目标检测;目标跟踪;S3C2440A;Linux【作者】胡凤忠;高金定;龙贻建【作者单位】湖南涉外经济学院信息科学与工程学院,长沙410205;湖南涉外经济学院信息科学与工程学院,长沙410205;湖南涉外经济学院信息科学与工程学院,长沙410205【正文语种】中文【中图分类】TP391.9运动目标的检测与跟踪是指从视频流中快速、准确地提取出运动目标并进行连续的跟踪，以确定其运行轨迹[1]。

其区别于传统意义上的视频监控在于其智能性，是计算机视觉理论的一个新兴应用领域，在军事、交通、工业检测以及安防等民用领域都有很大的应用价值。

目前，基于PC机的视频图像处理技术日趋成熟，但PC机体积大、便携性差，且在户外连续运行时稳定性较差，限制了其应用范围[2]。

ARM嵌入式系统由于其开发成本相对较低、稳定性好、运算速度快等特点被逐渐应用于图像处理系统[3-4]。

本文基于三星ARM处理器S3C2440A开发板并移植嵌入式Linux操作系统的方案构建了一个比较完整、实用的静态背景下的运动目标检测与跟踪系统，并进行了实际测试。

能满足对低速运动物体的检测、识别和跟踪，且具有较好的实时性和稳定性，可应用于某些环境较恶劣的场所。

嵌入式答案北京理工大学
嵌入式答案：
1、嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术位基础，且软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

2、目前使用的嵌入式操作系统主要有这种:Linux，Works windows等。

3、ARM920TDMI微处理器名称中，T表示支持16位宽度的压缩指令集，D表示支持在片调试(Debug)，M表示具有增强型乘法器，I表示具有嵌入式ICE部件。

4、ARM920T微处理器中ARM指令集的代码宽带是32位，Thumb 指令集的宽度是16位。

5、ARM920T微处理器的指令流水采用了典型的RISC五级流水结构，将指令执行过程分为取指、译码、执行、访存和写回5个步骤。

6、ARM处理器有两种总线架构，数据和指令使用同一接口的是诺依曼，数据和指令分开使用不同接口的是哈佛结构。

7、ARM9处理器部共有37个32位处理器，其中31个用过通用寄存器，6个用作状态寄存器。

其中CPSR寄存器中文名称是当前程序状态寄存器。

其上的1位置1时禁止IRQ中断，T位置0时，指示ARM状态。

8、Cache的中文名称为高速缓存。

9、嵌入式系统有两种存储代码和数据的字节顺序，一种是小端
对齐，另一种是大端对齐。

10、嵌入式系统移植时，首先要对嵌入式系统软件层次的系统启动应到程序层、操作系统层和用户应用程序层进行修改和剪裁。

11、简述嵌入式系统设计的主要步骤。

系统需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统集成。