嵌入式课程报告

基于EASYARM2000开发板的实验摘要未来的世界必然是自动化、智能化、网络化、移动化的世界。

这一发展趋势导致了一类特殊的计算机系统－嵌入式系统的发展。

由于具有简洁、高效、专用等特点，在最近几年，嵌入式系统表现出了强劲的发展势头。

作者摸索建立了一个以EasyARM2200目标开发板为硬件平台，ADS1.2为开发手段的实验开发环境，并在此基础上进行了应用系统的开发尝试。

第一章从总体角度讲述了嵌入式系统的含义、组成、特征。

第二章介绍了ARM系列处理器的情况。

第三章全面讲述了ARM嵌入式系统实验开发环境。

第四章进行了应用系统的开发尝试。

通过以上的实际工作，为今后的深入研究和应用打下了良好的基础。

关键字：嵌入式系统；RISC处理器；嵌入式实时系统；实时多任务操作系统；ARM处理器Based on EASYARM2000 development board experimentAbstractThe future world must be robotized,intellectualized,network realized and mobilized.The trend would boost the development of embedded system,a special type of computer system.Because the embedded system is compact,high efficient and dedicated,it has been developed rapidly and exceeded the conventional computer in applications and products.The author tries to find out established one take the EasycArm2200 goal development board as the hardware platform, ADS1.2 is the development method experiment develops the environment, and carried on the application system development attempt in this foundation.In the paper,the definition,constitution and characteristics of the embedded system are introduced in Chapter 1.The ARM processor are introduced in Chapter 2.The experiment and development environments of the embedded system are presented in Chapter 3. Attempts using the system development in Chapter 4. Through the above practical work, will build the good foundation for the next thorough research and the application.Keywords Embedded system,RISC processor,Embedded real time system,Real time multiplex operation system,ARM processor.第一章嵌入式系统概论1.1课题背景在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC（Post-PC）时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。

随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。

1970年左右出现了嵌入式系统的概念，此时的嵌入式系统很多都不采用操作系统，它们只是为了实现某个控制功能，使用一个简单的循环控制对外界的控制请求进行处理。

当应用系统越来越复杂、利用的范围越来越广泛的时候，每添加一项新的功能，都可能需要从头开始设计。

没有操作系统已成为一个最大的缺点了。

C语言的出现使操作系统开发变得简单。

从上世纪80年代开始，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统百家争鸣的局面，比较著名的有VxWorks、pSOS和Windows CE等等，这些操作系统大部分是为专有系统而开发的。

另外，源代码开放的嵌入式Linux，由于其强大的网络功能和低成本，近来也得到了越来越多的应用。

1.2嵌入式系统的技术特点嵌入式系统通常包括构成软件的基本运行环境的硬件和操作系统两部分。

嵌入式系统的运行环境和应用场合决定了嵌入式系统具有区别于其它操作系统的一些特点。

（1）嵌入式处理器：嵌入式处理器可以分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP （Digital Signal Processor）。

（2）微内核结构：大多数操作系统至少被划分为内核层和应用层两个层次。

内核只提供基本的功能，系统是可裁减的，用户可以根据自己的需要选用相应的组件。

（3）任务调度：在嵌入式系统中，任务即线程。

大多数的嵌入式操作系统支持多任务，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务采用基于优先级的抢占式调度法，对相同优先级的任务则采用时间片轮转调度法。

（4）硬实时和软实时：有些嵌入式系统对时间的要求较高，称之为实时系统。

软实时系统并不要求限定某一任务必须在一定的时间内完成，只要求各任务运行得越快越好；硬实时系统对系统响应时间有严格要求，一旦系统响应时间不能满足，就可能会引起系统崩溃或致命的错误，一般在工业控制中应用较多。

（5）内存管理：针对有内存管理单元（MMU）的处理器设计的一些桌面操作系统，如Windows、Linux，使用了虚拟存储器的概念，一个程序在运行之前，没有必要全部装入内存，而是仅将那些当前要运行的部分页面装入内存运行。

（6）内核加载方式：嵌入式操作系统内核可以在Flash上直接运行，也可以加载到内存中运行。

Flash的运行方式，是把内核的可执行映像烧写到Flash上，系统启动时从Flash的某个地址开始执行。

这种方法实际上是很多嵌入式系统所采用的方法。

内核加载方式是把内核的压缩文件存放在Flash上，系统启动时读取压缩文件在内存里解压，然后开始执行。

这种方式相对复杂一些，但是运行速度可能更快，因为RAM的存取速率要比Flash高。

1.3 ARM处理器介绍ARM是Advanced RISC Machines的缩写，是微处理行业的一家知名企业，该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。

ARM 结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的，指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多，这样的简化实现了高的指令吞吐量、出色的实时中断响应、小的高性价比的处理器宏单元。

ARM7TDMI处理器是ARM 通用32 位微处理器家族的成员之一，其基于ARM体系结构V4版本，ARM7TDMI-S是其可综合（Synthesizable）版本（软核）。

LPC2100系列基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU，并带有128/256 k 字节(kB)嵌入的高速Flash存储器。

128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。

对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。

由于LPC2100系列采用非常小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断，这使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(POS)等应用领域。

由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。

后续的器件还将提供以太网、802.11以及USB功能。

主要特性16/32位ARM7TDMI-S核，超小LQFP和HVQFN封装；16/32/64kB片内SRAM；128/256kB 片内Flash程序存储器；128位宽度接口/加速器可实现高达60 MHz工作频率；通过片内boot 装载程序实现在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)；Embedded ICE可实现断点和观察点；嵌入式跟踪宏单元(ETM)支持对执行代码进行无干扰的高速实时跟踪；10位A/D转换器，转换时间低至2.44μs；CAN接口，带有先进的验收滤波器；多个串行接口，包括2个16C550工业标准UART、高速I2C接口(400 kHz)和2个SPI接口。

第二章ARM嵌入式系统的开发环境2.1硬件开发环境概述EasyARM2200开发板是一款功能强大的32位ARM单片机开发板，采用了PHILIPS公司的ARM7TDMI-S 核、总线开放的单片机LPC2210，具有JTAG调试等功能。

板上提供了一些键盘、LED、RS232等常用功能部件，并具有IDE硬盘接口、CF存储卡接口、以太网接口和MODEM 接口等等，并设计有外设PACK，极大地方便了用户在32位ARM嵌入式系统领域进行开发试验。

LPC2210/2212/2214/2290/2292/2294是世界首款可加密的总线开放的ARM芯片，具有零等待0K/128K/256K字节的片内FLASH(没有片内FLASH的芯片不能加密)，16K字节的SRAM，可简化系统设计，提高性能及可靠性。

芯片内部具有UART、硬件I2C、SPI、PWM、ADC、定时器、CAN(LPC2290/2292/2294)等众多外围部件，功能更强大；144引脚LQFP封装，3.3V和1.8V系统电源，内部PLL时钟调整，功耗更低。

参考照片及实验板功能框图如下：EasyARM2200实验板功能特点：支持ADS1.2集成开发环境及其PHILIPS所有型号ARM微控制器的仿真与开发；采用“主板＋CPU PACK适配器＋多种可选配置适配器”的形式构成EasyARM2200开发套件，标准配置的CPU PACK主芯片为LPC2210FBD，附送空CPU PCAK一块；具有4Mbit SRAM，16Mbit FLASH，方便用户样机的快速开发；全面支持11种型号的64 PIN＆144 PIN ARM7微控制器：－LPC21xx （LPC2114/2124/2119/2129/2194）－LPC22xx（LPC2210/2212/2214/2290/2292/2294）多种免费商业化软件包及其详细的开发文档：* 移植μC/OS－II到ARM7软件包 * 数据队列软件包* 串口驱动软件包 * MODEM接口软件包* SPI总线软件包 * I2C总线软件包* ZLG/FS V1.0版本文件管理系统软件包 * ZLG/GUI图形用户界面软件包* ZLG/IP TCP/IP软件包* ZLG/PPP协议软件包* ZLG/CF CF卡及其IDE硬盘软件包* ZLG/USB固件程序及其驱动程序软件包多种可选配置适配器：可进行GPIO的控制实验，如LED闪烁控制/键盘输入/蜂鸣器控制/模拟SPI等；具有多达16个按键，8位LED数码管；具有RS232转换电路，可与上位机进行通讯，完成UART通讯实验；可以与标准串行modem直接接口，方便远程通讯；具有I2C器件、SPI器件接口器件；提供基于PC的人机界面，方便调试实时时钟、串口通信等功能；支持外设PACK，可外接丰富外设，并可选配多种外设PACK板；具有RTL8019网卡芯片，IDE、CF卡接口，图形液晶显示接口，D12 USBPACK；提供打印机接口电路，提供打印机软件包；具有滤波电路，PWM输出可实现DAC转换功能；可进行外部中断实验，定时器控制实验，SPI接口数据发送、接收实验，PWM输出、PWM DAC 实验，实时时钟控制实验，WDT及低功耗控制实验，REMAP、PLL操作实验；ADC数据采集试验；大量的实验程序，详细的配套资料2.2ADS集成开发环境简介ADS集成开发环境是ARM公司推出的ARM核微控制器集成开发工具，英文全称为ARM Developer Suite, 成熟版本为1.2。