ARM的開發(fā)步驟

1． 做個最小系統(tǒng)板：如果你從沒有做過ARM的開發(fā)，建議你一開始不要貪大求全，把所有的應(yīng)用都做好，因為ARM的啟動方式和dsp或單片機(jī)有所不同，往往會遇到各種問題，所以建議先布一個僅有Flash,SRAM或SDRAM、CPU、JTAG、和復(fù)位信號的小系統(tǒng)板，留出擴(kuò)展接口。使最小系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，你的任務(wù)就完成了一半，好在ARM的外圍接口基本都是標(biāo)準(zhǔn)接口，如果你已有這些硬件的布線經(jīng)驗，這對你來講是一件很容易的事情。

2． 寫啟動代碼，根據(jù)硬件地址先寫一個能夠啟動的小代碼，包括以下部分：
初始化端口，屏蔽中斷，把程序拷貝到SRAM中;完成代碼的重映射；配置中斷句柄，連接到C語言入口。也許你看到給你的一些示例程序當(dāng)中，bootloader會有很多東西，但是不要被這些復(fù)雜的程序所困擾，因為你不是做開發(fā)板的，你的任務(wù)就是做段小程序，讓你的應(yīng)用程序能夠運(yùn)行下去。

3． 仔細(xì)研究你所用的芯片的資料，盡管ARM在內(nèi)核上兼容，但每家芯片都有自己的特色，編寫程序時必須考慮這些問題。尤其是女孩子，在這兒千萬別有依賴心理，總想拿別人的示例程序修改，卻越改越亂。

4． 多看一些操作系統(tǒng)程序，在ARM的應(yīng)用開放源代碼的程序很多，要想提高自己，就要多看別人的程序，linux,uc/os-II等等這些都是很好的原碼。

5.如果你是作硬件，每個廠家基本上都有針對該芯片的DEMO板原理圖。先將原理圖消化。這樣你以后做設(shè)計時，對資源的分配心中有數(shù)。器件的DATSHEET一定要好好消化。

6.如果做軟件最好對操作系統(tǒng)的機(jī)理要有所了解。當(dāng)然這對軟件工程師來說是小菜一碟。但如果是硬件出身的就有點費勁。

問：做最小系統(tǒng)板是2層還是4層好？
答：只有AT91可以用兩層板，其他的最少4層；44b0的地和電源處理好也可用兩層板；
談四層板和33歐電阻：
選用四層板不僅是電源和地的問題，高速數(shù)字電路對走線的阻抗有要求，二層板不好控制阻抗。33歐電阻一般加在驅(qū)動器端，也是起阻抗匹配作用的；布線時要先布數(shù)據(jù)地址線，和需要保證的高速線；

在高頻的時候，PCB板上的走線都要看成傳輸線。傳輸線有其特征阻抗，學(xué)過傳輸線理論的都知道，當(dāng)傳輸線上某處出現(xiàn)阻抗突變(不匹配)時，信號通過就會發(fā)生反射，反射對原信號造成干擾，嚴(yán)重時就會影響電路的正常工作。采用四層板時，通常外層走信號線，中間兩層分別為電源和地平面，這樣一方面隔離了兩個信號層，更重要的是外層的走線與它們所靠近的平面形成稱為"微帶"(microstrip) 的傳輸線，它的阻抗比較固定，而且可以計算。對于兩層板就比較難以做到這樣。這種傳輸線阻抗主要于走線的寬度、到參考平面的距離、敷銅的厚度以及介電材料的特性有關(guān)，有許多現(xiàn)成的公式和程序可供計算。

33歐電阻通常串連放在驅(qū)動的一端(其實不一定33歐，從幾歐到五、六十歐都有，視電路具體情況) ，其作用是與發(fā)送器的輸出阻抗串連后與走線的阻抗匹配，使反射回來(假設(shè)解收端阻抗沒有匹配) 的信號不會再次反射回去(吸收掉)，這樣接收端的信號就不會受到影響。接收端也可以作匹配，例如采用電阻并聯(lián)，但在數(shù)字系統(tǒng)比較少用，因為比較麻煩，而且很多時候是一發(fā)多收，如地址總線，不如源端匹配易做。

這里梭說的高頻，不一定是時鐘頻率很高的電路，是不是高頻不止看頻率，更重要是看信號的上升下降時間。通?？梢杂蒙仙?或下降) 時間估計電路的頻率，一般取上升時間倒數(shù)的一半，比如如果上升時間是1ns，那么它的倒數(shù)是1000MHz，也就是說在設(shè)計電路是要按500MHz的頻帶來考慮。有時候要故意減慢邊緣時間，許多高速IC其驅(qū)動器的輸出斜率是可調(diào)的.

構(gòu)造嵌入式Linux
Linux自身具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運(yùn)行環(huán)境，并且可以跨越嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的仿真工具（ICE）的障礙。內(nèi)核的完全開放使人們可以自己設(shè)計和開發(fā)出真正的硬實時系統(tǒng)，軟實時系統(tǒng)在Linux中也容易得到實現(xiàn)。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持使得可以利用Linux的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。

Linux提供了完成嵌入功能的基本內(nèi)核和所需要的所有用戶界面，它是多面的。它能處理嵌入式任務(wù)和用戶界面。
  一個小型的嵌入式Linux系統(tǒng)只需要下面三個基本元素：
  * 引導(dǎo)工具
  * Linux微內(nèi)核，由內(nèi)存管理、進(jìn)程管理和事務(wù)處理構(gòu)成
  * 初始化進(jìn)程
  如果要讓它能干點什么且繼續(xù)保持小型化，還得加上：
  * 硬件驅(qū)動程序
  * 提供所需功能的一個或更多應(yīng)用程序。
  再增加功能，或許需要這些：
  * 一個文件系統(tǒng)（也許在ROM或RAM）中
  * TCP/IP網(wǎng)絡(luò)堆棧
  下面我們就從精簡內(nèi)核、系統(tǒng)啟動、驅(qū)動程序?qū)?、X-Window換成MicroWindows四個步驟介紹嵌入式Linux的實際開發(fā)。
  精簡內(nèi)核
  構(gòu)造內(nèi)核的常用命令包括：make
config、dep、clean、mrproper、zImage、bzImage、modules、modules_install。命令說明
略。 

現(xiàn)在舉個例子說明一下：
  我使用的是 Mandrake內(nèi)附的 2.2.15。我沒有修改任何一行程序碼，完全只靠修改組態(tài)檔得到這些數(shù)據(jù)。
  首先，使用 make config 把所有可以拿掉的選項都拿得。
  不要 floppy；不要SMP、MTRR；不要 Networking、SCSI；把所有的 block device 移除，只留下 old
IDE device；把所有的 character device 移除；把所有的 filesystem 移除，只留下 minix；不要
sound 支援。相信我，我己經(jīng)把所有的選項都移除了。這樣做之后，我得到了一個 188K 的核心。
  還不夠小嗎? OK，再加上一招，請把下列兩個檔案中的 -O3,-O2 用 -Os 取代。
  ./Makefile
  ./arch/i386/kernel/
  Makefile
  這樣一來，整個核心變小了 9K，成為 179K。
  不過這個核心恐怕很難發(fā)揮 Linux 的功能，因此我決定把網(wǎng)絡(luò)加回去。把General中的 network support 加回去，重新編
譯，核心變成 189 K。10K就加上個 TCP/IP stack，似乎是很上算的生意。
  有stack沒有driver也是枉然，所以我把 embedded board常用的RTL8139的driver加回去，195K。
  如果你需要 DOS 檔案系統(tǒng)，那大小成為 213K。如果 minix 用 ext2 換代，則大小成長至 222K。
  Linux所需的內(nèi)存大約在600K～800K之間。1MB內(nèi)存就可能可以開機(jī)了，但不太有用，因為連載入C程序庫都有困難。2MB內(nèi)存應(yīng)該就可以
做點事了，但要到 4MB以上才可以執(zhí)行一個比較完整的系統(tǒng)。
  因為Linux 的filesystem 相當(dāng)大，大約在 230K 左右，占了 1/3 的體積。內(nèi)存管理占了80K，和核心其它部分的總和差不
多。TCP/IP stack 占了65K，驅(qū)動程序占了120K。SysV IPC占了 21K，必要的話可以拿掉，核心檔應(yīng)該可以再小個10K左
右。
  如果要裁剪核心大小，應(yīng)該動那里呢? 答案很明顯，當(dāng)然是文件系統(tǒng)。Linux 的 VFS簡化了檔案系統(tǒng)的設(shè)計，buffer cache,
directory cache增加了系統(tǒng)的效率。但這些embedded系統(tǒng)根本就用處不大。如果可以把它們拿掉，核心可以馬上縮小 20K 左右。
如果跳過整個 VFS，直接將文件系統(tǒng)寫成一個 driver 的型式，應(yīng)該可以將 230K縮減至50K左右。整個核心縮到100K左右。 
 
系統(tǒng)啟動
  系統(tǒng)的啟動順序及相關(guān)文件仍在核心源碼目錄下，看以下幾個文件：
  ./arch/$ARCH/boot/
  bootsect.s
  ./arch/$ARCH/boot/setup.s
  ./init/main.c
  bootsect.S 及 setup.S
  這個程序是Linux kernel的第一個程序，包括了Linux自己的bootstrap程序，但是在說明這個程序前，必須先說明一般IBM
PC開機(jī)時的動作(此處的開機(jī)是指"打開PC的電源")。
  一般PC在電源一開時，是由內(nèi)存中地址FFFF:0000開始執(zhí)行(這個地址一定在ROM BIOS中，ROM BIOS一般是在FEOOOh到
FFFFFh中)，而此處的內(nèi)容則是一個jump指令，jump到另一個位于ROM BIOS中的位置，開始執(zhí)行一系列的動作。
  緊接著系統(tǒng)測試碼之后，控制權(quán)會轉(zhuǎn)移給ROM中的啟動程序(ROM bootstrap routine)。這個程序會將磁盤上的第零軌第零扇區(qū)讀
入內(nèi)存中，至于讀到內(nèi)存的哪里呢? --絕對位置07C0:0000(即07C00h處)，這是IBM系列PC的特性。而位于Linux開機(jī)磁盤的
boot sector上的，正是Linux的bootsect程序。
  把大家所熟知的MS DOS 與Linux的開機(jī)部分做個粗淺的比較。MS DOS 由位于磁盤上boot sector的boot程序負(fù)責(zé)把
IO.SYS載入內(nèi)存中，而IO.SYS則負(fù)有把DOS的kernel --MSDOS.SYS載入內(nèi)存的重任。而Linux則是由位于boot
sector 的bootsect程序負(fù)責(zé)把setup及Linux的kernel載入內(nèi)存中，再將控制權(quán)交給setup。 

驅(qū)動程序
  在Linux系統(tǒng)里，設(shè)備驅(qū)動程序所提供的這組入口點由一個結(jié)構(gòu)來向系統(tǒng)進(jìn)行說明。
  設(shè)備驅(qū)動程序所提供的入口點，在設(shè)備驅(qū)動程序初始化的時候向系統(tǒng)進(jìn)行登記，以便系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)臅r候調(diào)用。Linux系統(tǒng)里，通過調(diào)用
register_chrdev 向系統(tǒng)注冊字符型設(shè)備驅(qū)動程序。
  在Linux里，除了直接修改系統(tǒng)核心的源代碼，把設(shè)備驅(qū)動程序加進(jìn)核心里以外，還可以把設(shè)備驅(qū)動程序作為可加載的模塊，由系統(tǒng)管理員動態(tài)地加載
它，使之成為核心的一部分。也可以由系統(tǒng)管理員把已加載的模塊動態(tài)地卸載下來。Linux中，模塊可以用C語言編寫，用gcc編譯成目標(biāo)文件（不進(jìn)行鏈
接，作為*.o文件存在）。為此需要在gcc命令行里加上-c的參數(shù)。在成功地向系統(tǒng)注冊了設(shè)備驅(qū)動程序后（調(diào)用register_chrdev成功
后），就可以用mknod命令來把設(shè)備映射為一個特別文件。其它程序使用這個設(shè)備的時候，只要對此特別文件進(jìn)行操作就行了。
  將X-Window換成MicroWindows
  MicroWindows是使用分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。允許改變不同的層來適應(yīng)實際的應(yīng)用。在最底一層，提供了屏幕、鼠標(biāo)/觸摸屏和鍵盤的驅(qū)動，使程
序能訪問實際的硬件設(shè)備和其它用戶定制設(shè)備。在中間一層，有一個輕巧的圖形引擎，提供了繪制線條、區(qū)域填充、繪制多邊形、裁剪和使用顏色模式的方法。在
最上一層，提供了不同的API給圖形應(yīng)用程序使用。這些API可以提供或不提供桌面和窗口外形。目前，MicroWindows支持Windows
Win32/WinCE GDI和Nano-X API。這些API提供了Win32和X窗口系統(tǒng)的緊密兼容性，使得別的應(yīng)用程序可以很容易就能移植到
MicroWindows上。
  何謂嵌入式系統(tǒng)
  嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系
統(tǒng)。
  嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，如果獨立于應(yīng)用自行發(fā)展，則會失去市場。嵌入式處理器的功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、
電磁兼容性等方面均受到應(yīng)用要求的制約，這些也是各個半導(dǎo)體廠商之間競爭的熱點。嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。軟件要求固化存
儲，軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性，系統(tǒng)軟件(OS)的高實時性是基本要求。
  在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。