嵌入式Linux+ARM开发基础

1、1.嵌入式应用领域嵌入式应用领域2.嵌入式技术架构与主流技术嵌入式技术架构与主流技术3.嵌入式系统烧录步骤嵌入式系统烧录步骤4.嵌入式程序的移植嵌入式程序的移植现代化家庭社会发展方面：嵌入式Internet应用高高 48 cm48 cm重重: 6 kg: 6 kg灵活性：灵活性：20 DOF20 DOF操作系统操作系统: RT-Linux: RT-Linux接口形式接口形式: USB 1.0 : USB 1.0 (12Mbps)(12Mbps)响应周期响应周期: 1ms: 1ms能源：能源： DC24V x 6.2A DC24V x 6.2A (150W)(150W)制造：富士通制造：富士通

2、嵌入式系统产品-车辆自动识别器嵌入式系统产品语音倒车雷达信息家电类交通导航类移动终端类生产控制类通讯类嵌入式系统定义：嵌入式系统定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。简单理解：简单理解：将软件将软件“植入植入”硬件，实现各类定制化功能硬件，实现各类定制化功能。 单纯做单纯做软件软件不赚钱，单纯做不赚钱，单纯做硬件硬件也不赚钱，只有做也不赚钱，只有做带有带有软件的硬件软件的硬件才赚钱。才赚钱。 自动柜员机（ATM） 航空电子，例如惯性导航系统、飞行控制硬件和软件以及其它飞机和导弹中的集成系统 手提电话和电信交

3、换 计算机网络设备，包括路由器、时间服务器和防火墙 打印机 复印机 磁盘驱动器（软盘驱动器和硬盘驱动器） 汽车发动机控制器和防抱死系统 家庭自动化产品，如恒温器、冷气机、洒水装置和安全监视系统 手持计算器 家用电器，包括微波炉、洗衣机、电视机、DVD播放器和录制器 医疗设备 测试设备，如数字存储示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪 多功能手表 多媒体电器：因特网无线接收机、电视机顶盒、数字卫星接收器 多功能打印机（MFPs） 个人数码助理（PDA），也就是带有个人信息管理和其它应用程序的小型手持计算机 带有其它能力移动电话，如带有蜂窝电话、PDA和移动数字助理（MIDP） 用于工业自动化和监测的可编

4、程逻辑控制器（PLCs） 固定游戏机和便携式游戏机 可穿戴计算机 嵌入式系统中主流技术嵌入式系统中主流技术LinuxLinux最初是由芬兰大学生Linus Torvalds从1990到1991年利用Tanenbaum教授自行设计的Unix操作系统Minix作为开发平台为自己的intel 386 PC设计的操作系统。随着internet的发展，linux以其特有的开放性和优越性迅速发展为一流的操作系统，并被很多人看作打破windows垄断地位的希望所在。开放源代码的操作系统。资源丰富，部分资源免费。有经过实时性改造的RTLinux。Android(安卓) Android是一种以Linux为基础的

5、开放源码操作系统，主要使用于便携设备。目前尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用安卓（非官方）或安致（官方）。Android操作系统最初由Andy Rubin开发，最初主要支持手机。2005年由Google收购注资，并拉拢多家制造商组成开放手机联盟开发改良，逐渐扩展到到平板电脑及其他领域上。 2010年末数据显示，仅正式推出两年的操作系统的Android已经超越称霸十年的诺基亚Symbian系统，跃居全球最受欢迎的智能手机平台。单片机单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线

6、系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。ARMARM 即Advanced RISC Machines的缩写,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1985，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn公司诞生，由美国加州SanJoseVLSI技术公司制造。1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(ARM公司)。20世纪90年代，ARM 32位嵌入式处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。 ARM被授权给全世界上百家半导体厂商分为AR

7、M7，ARM9，ARM10和StrongARM/Xscale应用范围从工业控制到手持设备和消费电子、通信行业。成本低、功耗小。 ARM+Linux嵌入式技术是当今最热门的嵌入式技术是当今最热门的IT技术，人才需技术，人才需求量大而且薪金待遇高，北京，上海，广州与深圳等一线求量大而且薪金待遇高，北京，上海，广州与深圳等一线城市的本科毕业生的待遇为城市的本科毕业生的待遇为4500-6000，西安等二线城市，西安等二线城市的本科生的待遇为的本科生的待遇为3500-4000。Linux+ARM学习步骤1.安装安装vmware虚拟机。虚拟机。2.安装较新版本的安装较新版本的linux，如，如ubuntu

8、，Fedora，SUSE，红帽子企业版。，红帽子企业版。3.学习基本学习基本linux操作，操作，C语言与应用程序开发。语言与应用程序开发。4.购买购买ARM9开发板。开发板。5.从跑马灯（点灯）开始学习简单硬件控制。从跑马灯（点灯）开始学习简单硬件控制。6.学习最小系统的移植（学习最小系统的移植（bootloader，linux内核，内核，文件系统），移植图形化开发界面（如文件系统），移植图形化开发界面（如QT）。）。7.学习字符，块设备和网络驱动开发。学习字符，块设备和网络驱动开发。实验性小项目学习步骤1.安装安装vmware虚拟机。虚拟机。2.安装较新版本的安装较新版本的linux，如，

9、如ubuntu，Fedora，SUSE，红帽子企业版。，红帽子企业版。3.学习基本学习基本linux操作，操作，C语言与应用程序开发。语言与应用程序开发。4.购买购买ARM9开发板。开发板。5.利用开发板厂商现有的相关文件并自己开发相应利用开发板厂商现有的相关文件并自己开发相应驱动程序。驱动程序。6.实现人机交互界面。实现人机交互界面。嵌入式系统烧录步骤嵌入式系统烧录步骤嵌入式系统启动流程1.系统上电2.Bootloader3.系统初始化 1）OS内核初始化 2）驱动初始化（外围器件初始化） 3）应用/业务代码 无论要进行何种产品的开发，首无论要进行何种产品的开发，首先需要将先需要将bootl

10、oaderbootloader，LinuxLinux内核与文内核与文件系统件系统移植移植并并烧录烧录至开发板上。至开发板上。基本开发环境搭建1.将将bootloader，linux内核与文件系统烧录内核与文件系统烧录在开发板上。在开发板上。2.安装交叉编译器。安装交叉编译器。3.交叉编译程序。交叉编译程序。4.搭建搭建NFS。5.在开发板上运行应用程序或加载驱动程序，在开发板上运行应用程序或加载驱动程序，进行代码调试。进行代码调试。嵌入式系统文件烧录步骤嵌入式系统文件烧录步骤1.通过仿真器烧录通过仿真器烧录bootloader，常用的仿真，常用的仿真器有器有H-JTAG和和jlink。2.通过

11、通过bootloader烧录烧录Linux内核与文件系统内核与文件系统。交叉编译的概念 什么是交叉编译呢，简单地说，就是在一种什么是交叉编译呢，简单地说，就是在一种平台上生成另一种平台上的可执行代码。这里需平台上生成另一种平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓平台，实际上包含两个概念：体要注意的是所谓平台，实际上包含两个概念：体系结构（系结构（ArchitectureArchitecture）、操作系统）、操作系统（Operating SystemOperating System）。同一个体系结构可以运）。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可行不同的操作系统；同样，

12、同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。以在不同的体系结构上运行。安装交叉编译器1.将交叉编译器拷贝至根目录下并解压缩。将交叉编译器拷贝至根目录下并解压缩。2.在终端输入并运行命令：在终端输入并运行命令：export PATH=/bin:$PATH。交叉编译应用程序 arm-linux-gcc o 运行可执行文件1.搭建搭建NFS。2.进入可执行文件所在目录。进入可执行文件所在目录。3.输入：输入：./。MP4基本功能：基本功能：1.支持常用视频文件的播放。支持常用视频文件的播放。2.支持按键：播放支持按键：播放/停止，退出，音量增加停止，退出，音量增加/减少。减少。额外功能：额外功能：增

13、加触摸屏控制。增加触摸屏控制。系统结构图软件框架图步骤：步骤： 1.移植移植Mplayer。 2.实现按键驱动实现按键驱动 。 3.编写应用程序读取按键操作并控制编写应用程序读取按键操作并控制Mplayer执行。执行。涉及知识点：涉及知识点：1.Linux下应用程序的开发。下应用程序的开发。2.Linux下的开源代码的交叉编译与移植。下的开源代码的交叉编译与移植。3.Linux下下ARM平台的字符型驱动与中断实现。平台的字符型驱动与中断实现。按键控制流程短信发送功能要求：功能要求：向指定的手机号码发送指定英文内容的短信向指定的手机号码发送指定英文内容的短信 。额外功能要求：额外功能要求：支持中

14、文。支持中文。系统结构软件框架图涉及知识点：涉及知识点：1.Linux下应用程序的开发。下应用程序的开发。2.Linux下下ARM平台的串口编程。平台的串口编程。3.Linux下下AT指令集的实现。指令集的实现。4.嵌入式系统的图形化界面开发。嵌入式系统的图形化界面开发。视频监控功能要求：功能要求： 采集采集USB摄像头的数据通过无线摄像头的数据通过无线/有线网络传送至远端有线网络传送至远端的网络服务器，网络服务器将内容显示至显示屏上。的网络服务器，网络服务器将内容显示至显示屏上。 1.购买能够支持购买能够支持USB摄像头的摄像头的ARM开发板。开发板。2.移植读取移植读取USB摄像头的开源代

15、码至摄像头的开源代码至ARM开发板。开发板。3.开发板端实现：读取开发板端实现：读取USB摄像头的数据通过无线摄像头的数据通过无线/有线网络发送至服务器端。有线网络发送至服务器端。4.服务器端实现：通过无线服务器端实现：通过无线/有线网络接受开发板传有线网络接受开发板传来的数据，将其显示至显示屏。来的数据，将其显示至显示屏。涉及知识点：涉及知识点：1.Linux下网络程序的开发。下网络程序的开发。2.Linux下下ARM平台的无线平台的无线/有线网卡驱动，有线网卡驱动，USB驱驱动与摄像头驱动。动与摄像头驱动。3.Linux下的视频显示原理与实现。下的视频显示原理与实现。防火墙功能要求：功能要

16、求： 实现阻止非法网络数据访问指定的设备。实现阻止非法网络数据访问指定的设备。 1.购买有网卡的购买有网卡的ARM开发板并验证网卡可以正常工开发板并验证网卡可以正常工作。作。2. 学习学习linux内核网络协议栈编程与钩子函数。内核网络协议栈编程与钩子函数。3.Linux下的应用程序开发。下的应用程序开发。4.人机交互界面开发。人机交互界面开发。涉及知识点：涉及知识点：1.Linux下网络程序的开发。下网络程序的开发。2.Linux下下ARM平台的网络驱动。平台的网络驱动。3.Linux下网络协议栈开发。下网络协议栈开发。Linux下的聊天软件功能要求：功能要求： Linux平台上实现类平台上

17、实现类QQ的聊天软件。的聊天软件。 涉及知识点：涉及知识点：1.Linux下网络程序的开发。下网络程序的开发。2.Linux下图形化界面开发。下图形化界面开发。3.Linux下应用程序开发。下应用程序开发。智能车智能车目标：目标：1.探测前方，左方与右方是否有障碍物。探测前方，左方与右方是否有障碍物。2.转向无障碍物的方向并前进。转向无障碍物的方向并前进。3.判断是否沿路径正中行驶。判断是否沿路径正中行驶。4.寻找迷宫的最优路径。寻找迷宫的最优路径。5.显示电池电量。显示电池电量。底板结构图底板结构图主要器件：主要器件：ARM核心核心CPU。2个步进电机以及驱动芯片。个步进电机以及驱动芯片。5个红外发射以及传感器。个红外发射以及传感器。1个按键。个按键。LED显示（多个器件）。显示（多个器件）。1 1）前方五个红外发射与传感器系统用于发送以及接）前方五个红外发射与传感器系统用于发送以及接收红外线，用于判断哪个方向有障碍物。