ARM系统体系架构.docx

ARM体统体系架构ARM平台可以采用核心主板加扩展板的设计方式，基于ARM微处理器芯片的核心主板，能将ARM所有的IO全部引出，在核心主板上面只提供最基本的接口；而对于一些特殊用途的USB接口、以太网接口、LCD接口，以扩展板形式提供。ARM模块部分是其一个重要的组成部分，在系统中ARM模块主要负责系统控制部分，其硬件体系结构灵活、接口丰富。核心包括嵌入式ARM CPU及必需的SDRAM和Hash等器件，通过表贴封装的双排插针将各信号线及控制线引出。这样，只需要设计不同的扩展板即可实现不同的系统功能，节约了开发成本并提高了平台的灵活性。软件开发方面，如果采用Linux开放源代码进行开发，可以大大降低开发成本，加快软件的开发过程，并有利于后期开发。1 硬件体系结构嵌入式系统硬件平台结构主要分为2大部分：一部分为系统主板，为基于ARM的最小系统，包括ARM CPU、ash、SDRAM、串口、键盘等最基本部分；另一部分为系统扩展板，提供了用于完成各个不同硬件的功能模块。常用的嵌入式外围设备则有存储设备、通信设各和显示设备三类。相关支撑硬件包括显示卡、存储介质（ROM和RAM等）、通信设备、IC卡或信用卡的读取设备等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用闪存（ash Memory）作为存储介质。整个系统硬件结构如图1所示，主要组成部分及其功能如表1所示。图1 ARM嵌入式硬件平台表1 系统硬件主要组成及其功能描述另外，系统总线扩展引出数据总线、地址总线和必需的控制总线，便于用户根据自身的特定需求，扩展外围电路。在选择嵌入式系统的硬件时，最重要的是要先选择ARM处理器类型，因为ARM处理器不仅决定整个系统的性能，而且影响其他硬件的选用，以及操作系统和软件代码的配置。一个设计好的ARM核心板硬件如图2所示。图2 ARM核心板硬件图软件体系结构嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通信协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。其中，嵌入式操作系统是用来支持嵌入式应用的系统软件，通常包括与硬件柑关的底层驱动程序、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形用户界面（GUI）等。1开发环境及工具目前流行的嵌入式操作系统主要有VxWorks，WindowsCE，Linux等，由于Linux的源码开放性、内核可裁剪性、在图像处理、文件管理及多任务支持等诸多方面的特点，使得它成为一款应用比较广泛的嵌入式操作系统。考虑到以上几个方面的原因，以及应用于对实时性要求不是很高的场合，可以选用嵌入式Linux作为此平台的操作系统 Linux与商业用的嵌八式操作系统比较，好处如表2所示。表2 Linux作为嵌入式系统开发的好处有些观点认为Linux过于庞大不宜用于嵌入式系统，这种观点比较片面。面向PC的Linux标准发行版（如Fedora，Mandrake，Debian）包括服务器、工作站版本，这些版本在功能上是一个工作站和服务器的应用平台的超集，许多功能大大超出了一个嵌入式操作系统的需求。同时，由于Linux操作系统的核心和应用程序是分离的，整个系统有较好的模块化设计，并且它上面各种程序（包括核心本身）的源代码是公开的。因此，可以在各个层次上，对Linux进行精心的定制和开发，以提供一个基本的运行平台和开发环境以便于针对特定应用可以开发出一个具有实用性的嵌入式应用系统。在开发环境方面，ARM ADS或SDT在没有硬件环境的情况下，可以提供软件模拟硬件环境进行软件开发，即ARMulate模式在计算机上模拟调试。利用这种模式，可以在没有仿真器的情况下，编写MemTest汇编测试程序，然后利用简易的JATG探头将目标文件下载到硬件开发板进行调试。如果经过测试，核心硬件板达到设计的各方面要求，在稳定时钟频率下运行正常，数据及程序空间全部可访问，即可满足嵌入Linux的硬件要求。2硬件驱动程序底层硬件驱动程序是嵌入式系统软件开发的第一个环节，它紧密地将软硬件衔接在一起，涉及许多硬件相关的知识。对底层硬件驱动程序的了解，是深入理解嵌入式系统工作原理最有效的手段，同时也是进一步开发基于嵌入式操作