ARM嵌入式开发实例

1第1章

初识ARM嵌入式系统1.2ARM嵌入式系统的开发要点与开发环境ARM嵌入式系统的开发ARM芯片的设计ARM芯片的开发应用1.2.1ARM嵌入式系统的开发要点嵌入式系统的设计要求 嵌入式系统设计开发不同于桌面系统，它非常受制于功能和具体的应用环境，所以嵌入式系统的设计具有一些特殊的要求：接口方便、操作容易稳定可靠、维护简便功耗管理、降低成本功能实用、便于升级并发处理、及时响应嵌入式系统开发特点

需要软硬件综合开发，二者密切相关。原因：任何一个嵌入式产品都是软件和硬件的结合体一旦嵌入式产品研发完成，软件就固化在硬件环境中，嵌入式软件是针对相应的嵌入式硬件开发的，是专用的。

嵌入式系统的这一特点，决定了嵌入式应用开发方法不同于传统的软件工程方法。预备知识ARM嵌入式系统的概念和基本结构印刷电路板设计知识模拟电子技术、数字电子技术等集成开发环境编程语言汇编语言：ARM嵌入式指令集（初始化的启动程序）C语言C语言＋汇编语言1、明确ARM嵌入式系统开发的过程

嵌入式软件的开发流程与通用软件的开发流程大同小异，但开发所使用的设计方法具有嵌入式开发的特点。整个开发流程可分为：需求分析阶段设计阶段生成代码阶段固化阶段5需求和规格说明

嵌入式系统应用需求中最为突出的是注重应用的时效性，需求分析阶段的主要任务是：(1)对问题的识别和分析对用户提出的问题进行抽象识别用以产生以下的需求：功能需求、性能需求、环境需求、可靠性需求、安全需求、用户界面需求、资源使用需求、软件成本与开发进度需求。(2)制订规格说明文档经过对问题的识别，产生了系统各方面的需求。通过对规格的说明，文档得以清晰、准确地描述。这些说明文档包括需求规格说明书和初级的用户手册等。(3)需求评审需求评审作为系统进入下一阶段前最后的需求分析复查手段，在需求分析的最后阶段对各项需求进行评估，以保证软件需求的质量。需求评审的内容包括正确性、无歧义性、安全性、可验证性、一致性、可理解性、可修改性、可追踪性等多个方面。嵌入式系统开发要点交叉编译器(Cross-compiler)：是一种运行在通用计算机上的、但是能够生成在另一种处理器上运行的目标代码的编译器。交叉开发：在一台通用计算机上进行软件的编辑、编译，然后下载到嵌入式系统中运行调试。

嵌入式系统开发要点它分散在有通信连接的宿主机与目标机环境之中：宿主机(Host)是一台通用计算机，一般是PC机。它通过串口或网络连接与目标机通信。目标机(Target)可以是嵌入式应用软件的实际运行环境（可以是能替代实际环境的仿真系统）101.1

ARM嵌入式系统简介典型的开发环境源程序编译器目标文件链接器可执行文件2、熟悉开发发工具环境境里的库函函数（了解三个个方面）（1）考虑硬件件对库函数数的支持；；注意：库函函数的使用用并不是必必须的。（2）符合目标标系统上的的存储器资资源分布；；（3）应用程序序运行环境境的初始化化；111.1ARM嵌入式式系统统简介介3、熟悉ARM嵌入式式系统统的调调试操操作调试有有三种种基本本方法法模拟调调试（（Simulator）软件调调试（（Debugger）仿真器器调试试（Emulator）121.1ARM嵌入式式系统统简介介模拟调调试（（Simulator）调试工工具和和待调调试的的嵌入入式软软件都都在主主机上上运行行，由由主机机提供供一个个模拟拟的目目标运运行环环境，，可以以进行行语法法和逻逻辑上上的调调试。。优点：：简单单方便便，不不需要要目标标板，，成本本低缺点：：功能能非常常有限限，无无法实实时调调试大多数数调试试工具具都提提供Simulator功能软件调调试（（Debugger）（监监控器器方式式）主机和和目标标板通通过某某种接接口（（通常常是串串口））连接接，主主机上上提供供调试试界面面，待待调试试软件件下载载到目目标板板上运运行。。这种方方式的的先决决条件件是要要在Host和Target之间建建立起起通信信联系系（目目标板板上称称为监控程程序Monitor）优点：：纯软件件，价价格较较低，，简单单，软软件调调试能能力较较强缺点：：需要事事先烧烧制Monitor（往往往需多多次试试验才才能成成功））且目目标板板工作作正常常，功功能有有限，，特别别是硬硬件调调试能能力较较差。。PCTargetMonitor串口仿真器器方式式（Emulator）这种方方式用用仿真真器完完全取取代目目标板板上的的MCU，因而而目标标系统统对开开发者者来说说完全全是透透明的的、可可控的的。仿仿真器器与目目标板板通过过仿真真头连连接，，与主主机有有串口口、并并口、、网口口或USB口等连连接方方式。。由于于仿真真器自自成体体系，，调试试时既既可以以连接接目标标板，，也可可以不不连接接目标标板（（Standalone）。优点：：功能非非常强强大，，软硬硬件均均可做做到完完全实实时在在线调调试缺点：：价格昂昂贵。。一般高高档的的微处处理器器都带带JTAG(JointTestActionGroup,联合测测试行行动组组)接接口，它是是一种种边界界扫描描标准准，只只需5根引引脚就就可以以实现现在线线仿真真的功功能。。JTAG调试有一个个硬件件调试试体。。该硬硬件调调试体体与目目标板板通过过JTAG调试接接口相相连，，与主主机通通过串串口、、并口口、网网口或或USB口相连连。待待调试试软件件通过过JTAG调试器器下载载到目目标板板上运运行。。TargetPC接口JTAG17第1章初识ARM嵌入式系统统1.2.2ARM嵌入式系统统的开发环环境编译器/汇编器指令系统模模拟器在线仿真器器或调试探探测器目标开发板板跟踪捕捉仪仪嵌入式操作作系统常见的开发发环境18产品公司C编译器产品说明ARM公司ARM处理器在RealView开发套件中有良好的技术支持。其中RealView-ICE可以用于连接调试硬件和调试环境。KEIL公司Keil公司最早以支持8051系列单片机的开发受到广大用户的支持。而在最新版本的RealViewMDK开发环境中，对ARM嵌入式系统的开发具有很好的支持。其配套的仿真器是ULink和JLink。IARSystem公司英文全称为IAREmbeddedWorkbentchforARMandCortex。在该开发环境中系统提供了C/C++编译器和调试器。IAR开发工具链跟Keil公司一样，主要致力于AVR单片机的嵌入式系统开发。其中，IAR配套的仿真器为JLink。Lauterbach公司提供JTAG仿真器以及JWT跟踪设备。其他CodeSourcery公司推出的支持ARM嵌入式系统的GNU工具链。该工具链在市场上占有较小的份额，未能在嵌入式行业大面积推广。常见ARM嵌入式系统统C编译器最流行、最最通用1.2.1KeilMDK简介Keil开发环境是是德国知名名公司Keil（现已并入入ARM公司）开发发的嵌入式式微控制器器软件开发发平台，也也是目前ARM嵌入式单片片机开发的的主流工具具。在该软软件平台中中，uVision的界面与微微软VC++的界面类似似，具有友友好的人机机交互环境境，启动界界面如右图图所示。19在uVision开发工具链中包含了指令模拟器，用户可以通过使用该功能来模拟“纯粹”的ARM嵌入式代码，即用户不需要外部硬件平台的支持也可以在软件平台中模拟代码的运行，基本的界面框架如右图所示。20RealViewMDK用户操作界界面Keil平台开发周周期Keil平台开发ARM嵌入式软件件，开发周周期与其他他的平台环环境的开发发周期是类类似的，大大致有以下下几个步骤骤：创建新的项项目工程，，选择正确确的目标芯芯片，对工工程项目参参数进行配配置；编写C语言代码或或汇编程序序代码，并并添加到项项目工程文文件中；对项目工程程进行编译译、连接和和调试；修改源代码码中的语法法错误和逻逻辑错误，，重新编译译至正确与硬件联机机调试至无无误；211.2ARM嵌入式系统统的开发要点点与开发环环境步骤一创建/打开工程文件步骤二选择ARM嵌入式芯片步骤三添加源代码文件步骤四编译程序步骤五程序的调试221.2.3KeilMDK开发步骤1.2ARM嵌入式系统统的开发要点点与开发环环境231、创建/打开工程文文件在KeilMDK开发环境中中，用户可可以通过选选择“NewProject”下拉菜单来来创建一个个新的工程程，如右图图所示。此时，系统统会弹出一一个对话框框，要求为为新建的项项目工程起起一个名字字。在菜单中创创建新的工工程将新创建的的工程命名名为“test””1.2ARM嵌入式系统统的开发环境境242、选择ARM嵌入式芯片片在创建完存存放工程代代码的文件件夹后，用用户就可以以根据实际际的工程需需要，选择择需要的ARM嵌入式芯片片。在建立工程程项目文件件后，用户户需要在该该工程项目目内添加源源程序代码码。选择菜菜单“File””|“New”或者点击工工具栏上的的新建文件件按钮，就就可以在项项目工程窗窗口的右侧侧打开一个个新的文本本编辑窗口口，用户可可以在该窗窗口中输入入程序代码码。在编辑完代代码之后，，用户需要要将其保存存为源文件件，选择菜菜单“File”|“Save”或者点击击工具栏的的保存文件件按钮，可可以实现对对源文件的的保存操作作。在源文文件编辑完完成之后，，用户还需需要将编写写好的源文文件添加到到新建的项项目工程中中去。3、添加源代代码文件25添加源文件件到项目工工程中26添加源代码码对话框选择其中的的“AddFileToGroup‘SourceGroup1’’”，系统弹出出一个文件件对话框，，用户可以以在对话框框中输入源源文件的路路径，点击击“确定””后就完成成了对源文文件的添加加操作，具具体如右图图所示。特别需要提提醒读者注注意的是，，在添加文文件的时候候，由于对对话框不会会自动关闭闭，经常会会被误认为为添加文件件操作没有有成功而