基于ARM的嵌入式系统应用开发.docx

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1、基于ARM的嵌入式系统应用开发摘要1Abstract2第1章绪论31.1课题的来源与意义31.2 课题的历史、现状及前景31.2.1嵌入式系统的历史31.2.2嵌入式系统的现状4 1.2.3嵌入式系统的发展前景61.3 本文主要的工作和章节安排7第2章 嵌入式系统简介82.1 嵌入式系统概述82.2 嵌入式系统的特点82.3 嵌入式系统的体系结构92.4 嵌入式操作系统的特点10第3章ARM处理器及开发板介绍123.1 ARM处理器概述 123.2 ARM处理器的特点及应用领域 13 3.2.1 ARM处理器的特点13 3.2.2 ARM处理器的应用领域133.3 ARM的体系结构133.4开

2、发板概述143.5 ARM7开发板详细介绍163.5.1片上集成的功能173.5.2 S3C44BOX功能结构框图18第4章嵌入式开发环境的搭建194.1 嵌入式交叉编译环境的搭建194.1.1交叉编译194.1.2交叉调试204.2 Windows 开发平台 214.2.1 ADS 概述214.2.2超级终端224.3 Bootloader 介绍224.3.1 概念224.3.2 Bootloader启动流程234.3.3 u-boot 概述24第5章 uClinux移植实现2651 Linux 和 uClinux 265.1.1 Linux265.1.2 uClinux2752uCliwx

3、移植过程28521建立开发平台 28522 uClinux内核的编译和裁剪285.3下载与运行结果 32第6章ARM板的实际应用一实时日历时钟RTC34G实时日历时钟RTC概述34 6.1.1 RTC内部功能结构图35位特殊寄存器36 6.2.1 控制寄存器（RTCCON）36622报警控制寄存器（RTCALM） 36623报警时间数据寄存器37624循环复位寄存器（RTCRST） 38 625 BCD时间数据寄存器39626时钟节拍计数寄存器（TICNT） 400 RTC日历时钟的应用4063.1调试与运行结果40结束语42参考文献43致谢45附录一46附录二51湖南工程学院毕业设计（论文）

4、基于ARM的嵌入式系统应用开发摘要：嵌入式系统是一个快速发展的领域。嵌入式系统的研究内容涉及到计算机与通信学科的各个方面。主要的技术热点包括嵌入式操作系统、系统芯片设计、应用软件开 发和各种服务性的研究工作。本文对嵌入式系统的特点和工作原理进行研究，介绍了 ARM的体系结构，研究和开发Linux操作系统内核程序，进行交叉编译和交叉调试，建立交叉开发环境，实现嵌入式uCliniix系统内核编译和移植，通过应用程序的设计实例，梳理了基于ARM的嵌入式系统板级设计的原理和关键技术。本文阐述的原理和方法对于各种嵌入式系统的开发和应用具有通用性。关键词：嵌入式；微处理器；交叉编译；移植55ARM-Bas

5、ed Embedded Application DevelopmentAbstract: As a fast developing field, embedded system research covers all aspects ofcomputer and communication disciplines. Its major hot technologies include operatingsystem, system chip design, application software development and service research.After an introd

6、uction of the architecture of ARM, the characteristics and workingprinciplesof embedded systems have been studied in this paper. Moreover, research and development ofthe kernel process of Linux, a kind of operating system, have been achieved. Throughcross-compiler and cross-debugging, cross-developm

7、ent environment was established and theembedded Linux kernel compilation and transplantation was realized.With the principles and methods of the embedded system design thoroughlyelaborated, this paper tires the principles and key techniques of embedded systemboard-grade design based on ARM for the a

8、pplication of design procedures. Theprinciples and methods that are explained by the text can be used for the exploitationand application.Key words: Embedded System; Microprocessor; Cross-Compilation; Transplantation第1章绪论1.1 课题的来源与意义嵌入式是看不见的计算机，一般只运行平台，它渗透在生活得各个领域、各个方面。它是以应用为中心，以计算机技术为基础的，软件硬件可剪裁，适应

9、应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。IEEE （国际电气和电子工程师协会）对它的定义是device used to control, or monitor , or assist theoperation of the equipment, machinery or plants,。嵌入式系统主要由硬件和软件组成，而且软件与硬件是紧密集成在一起。硬件以嵌入式处理器为核心，集成存储器和系统专有的输入/输出设备；软件包括初始化代码及驱动、嵌入式操作系统及应用程序等组成。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

10、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。我国嵌入式系统发展的明显特点是：嵌入式系统的发展正从嵌入式系统技术走向嵌入式产业，“3C”融合和IT技术大融合加速嵌入式系统产业化进程，嵌入式系统是中国厂商从“中国制造”向“中国创造”转变的最佳契机。32位ARM嵌入式处理器具有高性能、低功耗的特性，已被广泛应用于消费电子产品、无线通信和网络通信等领域。Clinux是专门为无MMU处理器设计的嵌入式操作系统，支持ARM motorola等微处理器。目前国内外采用ARM-Clin

11、ux作为嵌入式开发系统非常普遍。而嵌入式开发系统的启动引导技术是嵌入式系统开发的一个难点。系统启动引导的成功与否决定了应用程序的运行环境是否能正确构建，即系统启动成功是应用正确运行的前提。1.2 课题的历史、现状及前景1.2.1 嵌入式系统的历史虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的，但是这个概念并非新近才出现。从20世纪七十年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了近30年的发展历史。作为一个系统，往往是在硬件和软件交替发展的双螺旋的支撑下逐渐趋于稳定和成熟，嵌入式系统也不例外。嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。70年代单片机的出现，使得汽车、家电

12、、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。这些装置已经初步具备了嵌入式的应用特点，但是这时的应用只是使用8位的芯片，执行一些单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。最早的单片机是Intel公司的8048,它出现在1976年。Motorola同时推出了68HC05, Zilog公司推出了 Z80系列，这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定时器。之后在80年代初，Intel又进一步完善了 8048,在它的基础上研制成功了 8051,这在单片机的历史上是值得纪念的一页，迄今为止

13、，51系列的单片机仍然是最为成功的单片机芯片，在各种产品中有着非常广泛的应用。从80年代早期开始，嵌入式系统的程序员开始用商业级的“操作系统”编写嵌入式应用软件，这使得可以获取更短的开发周期，更低的开发资金和更高的开发效率，“嵌式征硼腌理fK 触与他排斥槽谢、曲犍螂能耕|名的有ReadySystem 公司的 VRTX Integrated System Incorporation （ISI）的 PSOS 和 IMG 的VxWorks QNX公司的QNX等。这些嵌入式操作系统都具有嵌入式的典型特点：它们均采用占先式的调度，响应的时间很短，任务执行的时间可以确定；系统内核很小，具有可裁剪，可扩充和

14、可移植性，可以移植到各种处理器上；较强的实时和可靠性，适合嵌入式应用。这些嵌入式实时多任务操作系统的出现，使得应用开发人员得以从小范围的开发解放出来，同时也促使嵌入式有了更为广阔的应用空间。90年代以后，随着对实时性要求的提高，软件规模不断上升，实时核逐渐发展为实时多任务操作系统（RTOS）,并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。这时候更多的公司看到了嵌入式系统的广阔发展前景，开始大力发展自己的嵌入式操作系统。除了上面的几家老牌公司以外，还出现了 Palm OS, WinCE,嵌入式Linux,Lynx, Nucleux,以及国内的Hopen, Delta Os等嵌入式操作系统。

15、随着嵌入式技术的发展前景日益广阔，相信会有更多的嵌入式操作系统软件出现。1.2.2 嵌入式系统的现状随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，45年后嵌入式智能（电脑）工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士 98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的计算机的发展与技术一文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元，2000年达到13000亿美元，预计2005年，销售额将达18000亿美元。进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开 始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB