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基于arm的嵌入式系统开发与应用1. 介绍嵌入式系统是一种专门用于控制特定功能的计算机系统，通常集成在各种设备和系统中，例如智能手机、家用电器、汽车和工业设备等。
嵌入式系统的开发与应用在现代科技发展中扮演着重要的角色，其中基于ARM架构的嵌入式系统更是备受关注。
本文将从软硬件角度全面评估基于ARM的嵌入式系统开发与应用，并探讨其深度和广度的价值。
2. ARM架构概述ARM（Advanced RISC Machine）架构是一种精简指令集（RISC）架构，设计用于低功耗、高效能的处理器。
由于其出色的性能和低功耗特性，ARM架构在嵌入式系统中得到广泛应用。
从单片机到多核处理器，ARM架构提供了丰富的产品线，为嵌入式系统的开发与应用提供了强大的支持。
3. 嵌入式系统开发在基于ARM架构的嵌入式系统开发过程中，软件开发和硬件设计是两个关键环节。
软件开发涉及嵌入式操作系统、驱动程序、应用程序等内容，而硬件设计包括处理器、存储器、外围接口等硬件组件的选择和设计。
开发者需要针对特定的应用场景，选择合适的ARM处理器和相关的软硬件组件，进行系统集成和调试，以实现嵌入式系统的功能需求。
4. 嵌入式系统应用基于ARM的嵌入式系统在各个领域都有着广泛的应用。
在智能手机和平板电脑中，ARM处理器提供了强大的性能和低功耗的特性，为移动互联网应用提供了可靠的支持。
在工业控制和自动化领域，基于ARM 的嵌入式系统可以实现实时控制和高效能处理，满足各种复杂的应用需求。
在智能家居、医疗设备和汽车电子系统等领域，基于ARM的嵌入式系统也发挥着重要的作用。
5. 个人观点与总结作为一名嵌入式系统开发者，我对基于ARM架构的嵌入式系统开发与应用有着深刻的理解和实践经验。
ARM架构的强大性能和灵活性，使得其在嵌入式领域有着独特的优势。
在未来，随着物联网和智能化技术的不断发展，基于ARM的嵌入式系统将会迎来更广阔的发展空间，为各种智能设备和系统带来更多的创新应用和可能性。
ARM 嵌入式系统综述施乐平1，杨征宇2，马宪民2，汤元会1（1.陕西省计量科学研究院，陕西西安710065；2.西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安710054）摘要：概述ARM 的发展历史，介绍ARM 系列处理器的种类、功能和特性，并介绍ARM 嵌入式系统的硬件结构和现在应用广泛的多种常用嵌入式操作系统。
关键词：ARM ；嵌入式系统；嵌入式操作系统中图分类号：TP368.1；TP316文献标志码：A文章编号：1674-5124（2012）z-0014-03Summary of ARM-based embedded systemSHI Le-ping 1，YANG Zheng-yu 2，MA Xian-min 2，TANG Yuan-hui 1（1.Shaahxi Institute of Metrology Science ，Xi ’an 710065，China ；2.School of Electrical and Control Engineering ，Xi ’an University of Science and Technology ，Xi ’an 710054，China ）Abstract:The history of ARM processors was discussed in this paper.The ARM family types ，functions ，features as well as hardware and several kinds of embedded operating system were also introduced.Key words:ARM ；Embedded system ；Embedded operation system收稿日期：2012-08-20；收到修改稿日期：2012-10-12作者简介：施乐平（1960-），男，教授级高级工程师，硕士生导师，主要从事仪器仪表研究及教学工作。
arm嵌入式系统原理与开发
嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被设计用于执行特定的任务。
与通用计算机系统不同，嵌入式系统通常具有更小、更简单、更经济、更可靠的特点。
ARM嵌入式系统则是基于ARM处理器的嵌入式系统。
ARM嵌入式系统的原理是由ARM处理器和其他外围电路组成。
ARM处理器是一种精简指令集（RISC）架构的处理器，具有较低的功耗和较高的性能，因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
在ARM嵌入式系统的开发中，首先需要选择适合的ARM处理器进行硬件设计。
设计过程中需要考虑功耗、性能、外设接口等因素，以满足特定应用需求。
接着，需要编写嵌入式软件来实现系统功能。
开发嵌入式软件可以使用C语言或者汇编语言，以及相关的开发工具和调试工具。
在开发过程中，需要进行嵌入式系统的软硬件集成，包括处理器和外围设备的连接、通信协议的设计等。
连接可以通过总线结构实现，常见的总线包括I2C、SPI、UART等。
通信协议可以选择使用标准协议如TCP/IP、USB等，也可以根据具体需求设计自定义协议。
开发完成后，还需要进行软硬件的测试和调试，以确保系统的可靠性和稳定性。
测试可以通过仿真工具、调试工具和实际硬件平台进行。
在测试过程中，需要验证系统的各项功能和性能指标，并进行问题排查和修复。
总之，ARM嵌入式系统的原理和开发涉及到ARM处理器、外围电路、嵌入式软件等多个方面。
通过合理的硬件设计和软件开发，可以实现功能强大、性能稳定的嵌入式系统。
嵌入式系统的开发过程需要经过设计、开发、集成、测试和调试等多个阶段，以确保系统的质量和可靠性。
基于ARM的嵌入式软件开发的研究概要嵌入式软件开发是指为嵌入式系统设计和开发软件的过程，嵌入式系统通常是一种特定功能的计算机系统，被嵌入到其他设备中，如手机、汽车、医疗设备等。
ARM（Advanced RISC Machines）是一种低功耗、高性能的处理器架构，常用于嵌入式系统中。
本文将对基于ARM的嵌入式软件开发进行研究，并概述其主要内容。
首先，研究将对ARM的基本架构和指令集进行介绍。
ARM处理器架构采用精简指令集计算机（RISC）的设计理念，具有优化的能耗和高性能特点。
本研究将详细探讨ARM的指令集及其特点，如流水线执行、乱序执行等，以便理解ARM处理器的工作原理和功能。
其次，研究将调查ARM的开发工具和环境。
开发ARM嵌入式软件需要使用特定的软件工具，如编译器、调试器和仿真器。
本研究将调研市场上常用的ARM开发工具，并对其功能、性能和适用性进行评估。
此外，研究将介绍如何搭建ARM嵌入式软件开发环境，包括安装和配置开发工具链、调试器和仿真软件等。
然后，研究将探讨基于ARM的嵌入式软件开发的方法和技术。
在开发嵌入式软件时，需要考虑到嵌入式系统的特点，如资源受限、实时性要求等。
本研究将介绍常用的开发方法，如嵌入式软件的分层设计、模块化开发和测试驱动开发等。
同时，研究将讨论一些常用的嵌入式软件开发技术，如中断处理、任务调度和低功耗优化等。
这些方法和技术将有助于提高基于ARM的嵌入式软件开发的效率和质量。
最后，研究将进行实验和案例分析，以验证和评估基于ARM的嵌入式软件开发的方法和技术。
实验将使用ARM开发板和仿真器进行，涉及到一些嵌入式软件的典型应用，如实时操作系统、通信协议和物联网等。
研究将通过对实验结果的分析和对比，评估不同方法和技术的优劣，并提出改进和优化的建议。
通过以上研究内容，本文将全面了解基于ARM的嵌入式软件开发的关键要素和技术，为嵌入式软件开发人员提供宝贵的参考和指导。
该研究有助于促进ARM嵌入式软件开发的发展，并提高嵌入式系统的性能和可靠性。
基于ARM处理器的嵌入式系统设计与实现一、引言随着科技的不断发展，嵌入式系统在各个领域得到了广泛的应用，而ARM处理器作为一种低功耗高性能的处理器架构，在嵌入式系统中占据着重要地位。
本文将介绍基于ARM处理器的嵌入式系统设计与实现的相关内容，包括ARM处理器的特点、嵌入式系统设计的基本原理、实现过程中的关键技术等。
二、ARM处理器概述ARM处理器是一种基于RISC（精简指令集计算机）架构的处理器，具有低功耗、高性能和灵活性等特点。
ARM处理器广泛应用于移动设备、智能家居、工业控制等领域。
在嵌入式系统中，ARM处理器以其优越的性能表现成为首选。
三、嵌入式系统设计原理嵌入式系统是集成了硬件和软件的特定功能系统，其设计原理包括硬件选型、系统架构设计、软件开发等方面。
在基于ARM处理器的嵌入式系统设计中，需要考虑处理器性能、外设接口、功耗管理等因素。
四、基于ARM处理器的嵌入式系统设计流程硬件选型：选择适合项目需求的ARM处理器型号，考虑性能、功耗和成本等因素。
系统架构设计：确定系统整体架构，包括处理器核心选择、外设接口设计等。
软件开发：编写适配ARM处理器的底层驱动程序和应用程序，实现系统功能。
调试验证：对设计的嵌入式系统进行调试验证，确保系统稳定可靠。
五、基于ARM处理器的嵌入式系统实现关键技术Bootloader设计：Bootloader是引导加载程序，负责初始化硬件并加载操作系统。
在基于ARM处理器的嵌入式系统中，Bootloader 的设计至关重要。
设备驱动开发：针对不同外设接口开发相应的设备驱动程序，实现外设与处理器之间的通信。
系统优化：优化代码结构和算法，提高系统性能和响应速度。
电源管理：合理管理系统功耗，延长电池寿命或降低功耗成本。
六、基于ARM处理器的嵌入式系统应用案例以智能家居控制系统为例，介绍基于ARM处理器的嵌入式系统在智能家居领域的应用。
通过该案例展示ARM处理器在嵌入式系统设计与实现中的优势和特点。
基于ARM的嵌入式操作系统开发一、嵌入式操作系统概述嵌入式操作系统是指以特定应用为目标而设计的操作系统。
嵌入式操作系统通常为特定硬件平台开发，针对特定应用开发的软件系统。
操作系统通常被集成在硬件中，系统资源有限，采用不同的调度和管理方式。
二、ARM处理器介绍ARM公司是全球领先的嵌入式微处理器架构技术供应商，提供广泛的嵌入式软件和硬件产品，包括处理器、系统芯片、板卡和软件等。
三、ARM嵌入式操作系统的优势针对ARM体系结构的操作系统可以充分利用ARM架构的优势。
ARM体系结构具有低功耗、低成本、高性能等优点。
开发基于ARM的嵌入式操作系统具有以下优势：1、低开销：嵌入式应用处理器的处理能力有限，因此需要节省计算资源。
ARM处理器的低功耗、高性能和低成本使其成为许多应用的理想选择。
2、快速开发：嵌入式应用程序需要快速开发和执行，而基于ARM的操作系统提供了易于使用的API，可简化当前的开发过程。
3、丰富的技术支持：ARM嵌入式技术在全球拥有广泛的技术支持与社区，可以为开发者提供有效的技术支持和经验分享。
四、ARM嵌入式操作系统常见且优秀的开发环境1、Keil MDK-ARM：是ARM的开发平台，支持嵌入式开发。
Keil MDK-ARM提供了很好的开发环境和工具，包括源码编辑器、编译器、调试器和程序下载。
2、IAR Embedded Workbench：是一个全面的开发环境，支持ARM处理器。
该工具提供了编译器、调试器和程序下载工具。
3、KDS：是一种免费的集成开发环境，集成了Keil和IAR的优点，以及其自己的独特特性。
4、Eclipse：是一种开放源码的开发环境，提供基于C/C++和Java的开发工具。
它支持ARM架构和嵌入式开发。
五、ARM嵌入式操作系统应用实例案例一：智能家居系统智能家居系统需要一个嵌入式系统，以便远程控制居家设备。
基于ARM的操作系统可以支持必要的I/O接口，使嵌入式系统可以直接与各种设备通信。
基于ARM的嵌入式操作系统开发嵌入式操作系统是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，通常运行在低功耗、有限资源的硬件平台上。
ARM处理器是当前嵌入式系统中最广泛使用的处理器架构之一，因此基于ARM的嵌入式操作系统开发是非常重要和具有挑战性的。
一、ARM处理器的特点ARM处理器具有以下几个特点，对嵌入式操作系统的开发产生了重要影响：1.低功耗：ARM处理器采用了精简指令集架构（RISC），指令集简洁而高效，能够实现高性能和低功耗的平衡。
2.充足的资源：不同的ARM处理器提供了多种选择，有些处理器提供了丰富的资源（例如内存、外设等），而嵌入式操作系统需要根据特定硬件平台的资源进行优化。
3.可定制性：ARM处理器架构开放，可以根据特定应用的需求进行定制，使得开发者能够更好地适应不同的嵌入式系统。
二、嵌入式操作系统的开发在开发基于ARM的嵌入式操作系统时，需要考虑以下几个关键方面：1. 内核选择：选择合适的内核是嵌入式操作系统开发中的关键步骤。
常见的嵌入式操作系统内核有Linux、FreeRTOS、uC/OS等。
需要根据目标应用的实时性需求、资源限制等因素进行选择。
2.引导程序设计：引导程序负责启动嵌入式系统，初始化硬件设备、加载操作系统等。
基于ARM的嵌入式操作系统开发需要设计一个适合特定硬件平台的引导程序。
3.驱动程序开发：驱动程序是嵌入式操作系统与硬件设备之间的桥梁，负责对硬件设备进行初始化、控制和管理。
基于ARM的嵌入式操作系统开发需要编写适配特定硬件平台的驱动程序。
4.系统调度算法：嵌入式操作系统需要合理地管理和调度任务，以确保系统的实时性和高效性。
常见的调度算法有优先级调度、时间片轮转等，需要根据实际应用场景选择合适的调度算法。
5.中断处理：基于ARM的嵌入式系统通常会面临大量中断请求，操作系统需要能够快速、准确地响应中断请求，并完成中断服务程序的执行。
6.文件系统支持：嵌入式系统通常需要使用文件系统来管理文件和数据。
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感谢各位网友的无私奉献和支持！加密时间：2008-2-1获取更多权威电子书请登录ARM 嵌入式系统开发综述ARM 开发工程师入门宝典获取更多权威电子书请登录前言嵌入式系统通常是以具体应用为中心，以处理器为核心且面向实际应用的软硬件系统，其硬件是整个嵌入式系统运行的基础和平台，提供了软件运行所需的物理平台和通信接口；而嵌入式系统的软件一般包括操作系统和应用软件，它们是整个系统的控制核心，提供人机交互的信息等。
所以，嵌入式系统的开发通常包括硬件和软件两部分的开发，硬件部分主要包括选择合适的MCU 或者SOC 器件、存储器类型、通讯接口及I/O、电源及其他的辅助设备等；软件部分主要涉及OS porting和应用程序的开发等，与此同时，软件中断调试和实时调试、代码的优化、可移植性/可重用以及软件固化等也是嵌入式软件开发的关键。
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。
获取更多权威电子书请登录目录前言 (2)1 嵌入式开发平台 (4)1.1 ARM的开发平台： (4)1.2 器件选型 (7)2 工具选择 (11)3 编译和连接 (13)3.1 RVCT的优化级别与优化方向 (16)3.2 Multifile compilation (21)3.3调试 (22)4 操作系统 (23)4.1 哪里可以得到os 软件包 (Open Source and LinuxKernel (25)4.2 安装镜像 (26)4.3 交叉编译 (26)总结 (27)获取更多权威电子书请登录1 嵌入式开发平台通常嵌入式开发的平台主要包括基于SoC 或MCU 开发板，板上提供常用的外设、接口和其他功能模块，开发者一般根据自己的应用需要选择适合自己板级开发平台。
在这样的平台上开发者可以进行硬件的扩展，操作系统移植和应用软件的开发、调试及固化，并最终形成自己的产品推向市场。
但是基于该平台的软件开发工作往往需要等到硬件平台完成后才能开展，这显然不利于缩短TTM （Time to Market），同时调试的过程也是需要反复迭代和修改设计的过程，因此硬件方案的变动在所难免。
因此在系统方案没有最终定型前，急于搭建硬件平台不仅费时费力，而且也会造成系统开发成本的提高。
因此在进行方案设计的时候，利用CPU 或者其他外设的模型进行早期的评估是非常必要的。
1.1 ARM的开发平台：! ARMulator 仿真平台这是一套最基础的ARM 指令集仿真器，内嵌于ADS 和RVDS 中，是每一位ARM 开发者的很好的起点。
ARMulator 可以模拟执行开发人员编写的C 或汇编程序，支持源代码调试，帮助开发者确定代码编写的正确性。
另一方面，ARMulator还能大致统计出，诸如：代码执行周期数，Cache 命中率，存储器访问等利于我们优化代码的信息。
但ARMulator 是基于CPU 的模拟，缺点在于比较难于模拟整个芯片系统的行为。
! RealView Integrator-CP平台获取更多权威电子书请登录/products/DevTools/IntegratorFamily.htmlRealView Integrator-CP平台（RealView Integrator Compact Platform）可以整合Core Module。
Core Module FPGA 还整合了ARM PrimeCell 系列周边器件和内存控制器，包括LCD ，MMC 卡，音频解码，以及客户自己开发AHB 接口器件。
! Versatile PB/AB平台/products/DevTools/VersatileFamily.htmlVersatile Platform Baseboard（Versatile PB）是一个可以开发软硬件的PCB 平台，可以用LogicTile ，AnalyzerTile 进行扩展，用来连接用户开发的器件，逻辑分析仪等。
而Versatile Application Baseboard（Versatile AB）主要区别是硬件扩展功能有限，因而主要用来进行软件应用开发。
! Emulation Baseboard（EB ）/products/DevTools/EB.htmlEB 平台有一块相对大的FPGA （Xilinx Virtex2 XC2V6000）可以放下用户设计的周边器件，EB 可以通过CoreTile 和LogicTile 进行扩展，使用户做原型验证更加方便。
! ESL 虚拟平台/products/DevTools/RealViewCREATE_Family.htmlARM ESL虚拟平台利用SystemC 模型构建整个SoC 系统，可以基于两种模型构建：时钟精确型（CA ）和时钟近似型（CX ），CA 模型提供了和实际硬件时钟节拍一直的精确度，利用ESL SoC Designer工具在ESL CA模型构建虚拟获取更多权威电子书请登录仿真平台上，SoC 硬件工程师利用ESL 工具提供的强大的诸如Core 运行状态监视、Bus Profiling、Cache 工作状态和Memory Mapping等可视化插件对系统性能观测和分析，定位系统性能的瓶颈，实现硬件的性能优化和功能划分。
此外，对于嵌入式软件开发工程师而言，ESL 虚拟平台带来的最大好处是让软件开发在更早的阶段开展，而不必等到在硬件平台上进行此工作。
这样以来软硬件开发工作可以并行提高，缩短产品上市时间，软硬件的协同开发还可以尽早发现系统bug ，降低开发风险和成本。
同时该虚拟平台还提供了ARM 软件开发调试工具接口同步进行软件调试，在ESL 虚拟平台上实现软硬件的协同仿真，可以实现优化软件的目的。
从图1看，传统流程中容易引起反复的环节，而对引入ESL 的开发流程，可将诸如驱动开发调试等，提前放置到虚拟开发平台上进行，实现系统设计的优化、缩短开发周期等。
而且仿真环境所能提供的调试手段，是FPGA 平台所无法比拟的。
图1 传统和引入ESL 工具的SoC 开发流程获取更多权威电子书请登录! RTSM/products/DevTools/RealTimeSystemModel1176.htmlRTSM （实时系统模型）是对整个芯片系统在指令集层面上的仿真，它能提供快速、准确的指令仿真，以及与RealView Debugger的无缝连接。
大型应用程序的开发可以使用 RTSM模拟技术来完成。
RTSM模拟包括LCD 显示器、键盘和鼠标等外设的仿真。
不到5s ，就可以利用PC 在ARM 处理器上对OS 的启动过程进行模拟，用户可以在ARM 提供的RTSM 上进行快速的软件仿真。
这是OEM 在开发软件系统时成本最低的方法。
想象一下，芯片公司不用等到芯片生产出来，也不用把缓慢的FPGA 板交给方案厂商或OEM ；只需要将整个芯片的模型交付，下游厂家就可以尽早尽快地将软件方案开发完毕。
最终产品几乎可以从芯片生产出来就准备上市。
1.2 器件选型器件的选择归根结底是为嵌入式系统选择合适的处理器芯片。
ARM 处理器是最常见的嵌入式处理器之一，它以低功耗、低成本和高性能而深受业界的青睐。
而且ARM 是目前产业中资源最为广泛的嵌入式处理器，基于广大的ARM 合作伙伴计划，开发者可以在这个联盟里寻求到各种自己意想不到的帮助。
从图2给出了常见的ARM 处理器的架构和支持的操作系统。
目前在业内广为人知的ARM 处理器主要有ARM7系列和ARM9系列，同时为了关注今后嵌入式系统的发展，也有必要了解一下最新的ARM11和ARM Cotex系列处理器。
获取更多权威电子书请登录图2 ARM体系结构ARM7系列ARM7TDMI 是ARM7系列中使用最广泛的，它是从最早实现32位地址空间编程模式的ARM6内核发展而来的，并增加了64位乘法指令，支持片上调试、16位Thumb 指令集和EmbeddedICE 观察点硬件。
ARM7TDMI 属于ARM v4体系结构，采用冯诺伊曼结构，3级流水处理，平均0.9DMIPs/Mhz性能。
不过ARM7TDMI 没有MMU （Memory Management Unit）和Cache ，所以仅支持那些不需要MMU 和Cahce 的小型实时操作系统，如VxWorks 、uC/OS-II和uLinux 等RTOS 。
其他的ARM7系列内核还有ARM720T 和ARM7E-S 等。
ARM9系列ARM9TDMI 相比ARM7TDMI ，将流水级数提高到5级从而增加了处理器的获取更多权威电子书请登录时钟频率，并使用指令和数据存储器分开的哈佛结构以改善CPI 和提高处理器性能，平均可达1.1DMIPs/Mhz，但是ARM9TDMI 仍属于ARM v4T体系结构。
在ARM9TDMI 基础上又有ARM920T 、ARM940T 和ARM922T ，其中ARM940T 增加了MPU （Memory Protect Unit）和Cache ；ARM920T 和ARM922T 加入了MMU 、Cache 和ETM9（方便进行CPU 实时trace ），从而更好的支持象Linux 和WinCE 这样的多线程、多任务操作系统。
ARM9E 系列ARM9E 系列属于ARM v5TE，在ARM9TDMI 的基础上增加了DSP 扩展指令，是可综合内核，主要有ARM968E-S 、ARM966E-S 、ARM946E-S 和ARM926EJ-S （v5TEJ 指令体系，增加了Java 指令扩展），其中ARM926EJ-S 是最具代表性的。
通过DSP 和Java 的指令扩展，可获得70％的DSP 处理能力和8x 的Java 处理性能提升。
另外分开的指令和数据Cache 结构进一步提升了软件性能；指令和数据TCM （Tightly Couple Memory：紧耦合存储器）接口支持零等待访问存储器；双AMBA AHB总线接口等。
ARM926EJ-S 可达250Mhz 以上的处理速度，很好地支持Symbian OS、Linux 、Windows CE和Palm OS等主流操作系统。
