嵌入式Linux系统开发总结

嵌入式总结嵌入式的定义广义的说，嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件集合体；从狭义上说嵌入式系统紧紧指装入另一个设备并且控制该设备的专用计算机系统。一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础。软件硬件可裁剪。功能可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统几个重要特性专用性：嵌入式系统具有特定的功能，用于特定的任务低成本：嵌入式系统及其关注成本高实时性OS：嵌入式系统通常有实时的要求嵌入式系统的运行环境广泛嵌入式系统的软件通常要求固态化存储嵌入式系统的软件、硬件可靠性要求更高相关产品具有较长的生命周期嵌入式系统的组成----硬件软件：嵌入式处理器的特点对实时操作系统具有很强的支持能力能够实时多个任务，并且具有较短的中断响应时间具有功能很强的存储区保护功能低功耗。嵌入式处理器的分类嵌入式微控制器嵌入式微处理器嵌入式DSP处理器嵌入式上系统RISC和CISC差异主要有以下几点：(1)指令系统：RISC设计者把上要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来实现。因此，在RISC机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。而CISC计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。因此，处理特殊任务效率较高。(2)存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化；而CISC机器的存储器操作指令多，操作直接。(3)程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；而CISC汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序设计相对容易，效率较高。(4)中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；向CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断的。(5)CPU：由于RISCCPU包含少的单元电路，因而面积小、功耗低：而CISCCPU包含丰富的电路单元，因而功能强、面积太、功耗大。(6)设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术；CISC微处理器结构复杂，设计周期长。(7)易用性：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用：CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。(8)应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，所以RISC机器更适合于嵌入式应用；而CISC机器则更适台于通用计算机。RISC和CISC各有优势，而且界限并不那么明显。现代的CPU往往采用CISC的外围，内部加入RISC的特性，如超长指令集CPU就是融合了RISC和CISC的优势，成为未来的CPU发展方向之一ARM的发展ARM7家族包括：ARM720T、ARM7EJ-S、ARM7TDMI

和

ARM7TDMIS。最为常用的是ARM7TDMI，T代表支持Thumb指令集，D代表支持片上调试，M代表内嵌硬件乘法器，I代表支持片上断点和调试点。主要应用于个人音频设备（如MP3）、无线手持设备等。最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM9家族包括：ARM920T、ARM922T和ARM940T。这一系列处理器主要应用于下一代手持产品，视频电话，PDA，数字消费产品，机顶盒，家用网关等。ARM10E家族包括：ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S。这一系列的处理器具有高性能、功耗低的特点，采用了新的体系结构，同ARM9比较，其性能有了很大的提高。其中ARM1020E的组织与ARM920T非常相似，所不同的是Cache的大小和总线宽度。ARM10E系列处理器主要应用于下一代无线设备，数字消费品等。ARM11家族包括：ARM1136J(F)-S、ARM1156T2(F)-S

和ARM1176JZ(F)-S。同上一代处理器（ARM10）相比，这一系列处理器的性能得到进一步增强，并引入了Thumb-2指令集。同时该系列处理器核也首次集成了ARM智能能量管理（IEM）技术，因此更加减少了处理器功耗。因此更适合开发下一代手机、PDA等手持设备。SecurCore

家族包括：SecurCoreSC100、SecurCoreSC110、SecurCoreSC200和SecurCoreSC210。SecurCore

系列处理器专为安全需要设计，提供了完善的32位RISC技术的安全解决方案。这类处理器主要应用在对安全行要求很高的应用中，比如电子商务、电子银行、网络认证系统等OptimoDE数据引擎内核采用VLIW体系结构，拥有一个完整的用户自定义数据通道。数据通道的可配置性为设计者提供了对数据通道类型和数量的定义和扩展，数据通道带宽和指令带宽的定义和扩展，依据应用的实际需求定义和扩展输入/输出（I/O）量。指令长度可在16位和256位间变换。本地存储的容量和拓扑结构及互联级也都完全可配置，因而每个数据引擎都能尽可能地高效执行MPCore支持多达四路缓存的协同式对称多任务处理(four-waycachecoherentsymmetricmultiprocessing；SMP)、多达四路的非对称多任务(four-wayasymmetricmultiprocessing；AMP)，或混合以上两种模式。StrongARM是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC微处理器。它融合了Intel公司的设计和处理技术，以及ARM体系结构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4体系结构、同时采用具有Intel技术优点的体系结构。StrongARM是Intel公司为手持消费类电子设备和移动计算与通信设备的嵌入式处理器。ARM编程模式模式和寄存器ARM一共有7种执行模式:User:非特权级模式，多数应用程序使用的模式FIQ:进入快速中断响应时IRQ:进入一般中断响应时Supervisor:复位后的缺省模式，或进入软件中断响应时Abort:遇到存储器访问出错时Undef:遇到未定义指令时System:特权级的User模式pc寄存器当处理器处于ARM状态时:所有指令都是32位长度所有指令存储必须word对齐pc[31:2]有效，[1:0]未定义当处理器处于Thumb状态时:所有指令都是16位长度所有指令存储必须halfword对齐pc[31:1]位有效，最低位未定义当处理器处于Jazelle状态时:所有指令都是8位长度处理器一次执行1个word的读取指令获得4条Java指令注意在指令中访问PC寄存器的值不是当前指令地址ARM7tdmi组织ARM7TDMI核是使用了3级流水线的基本的ARM整数核，它具有许多重要的特性及扩展。（1）它实现ARM体系结构版本V4T，支持64位结果的乘法，半字、有符号字节的Load和Store以及Thmub指令集；（2）它包含了EmbeddedICE模块以支持嵌入式系统调试，因为调试硬件由JTAG测试访问端口访问，故JTAG控制逻辑被认为是处理器宏单元的一部分12.ARM7TDMI应用ARM7TDMI处理器核在存储器配置较简单的系统中已有许多应用，通常这些系统包含几千字节的片上RAM。一个典刑的例子是移动电话手机(同一芯片常常融合了复杂的数字信号处理硬件和相关的存储器)。在此应用中，ARM7TDMI事实上已成为用于控制和用户接口功能的标准处理器。ARM8的性能ARM8是个通用的处理器核，可以容易的由ARM公司的许多特许商生产所以他没有针对特定的工艺技术进行过多的优化他在相似的芯片面积上提供比简单的ARM7搞得过的性能。如果想实现它的全部功能，则需要支持双倍宽带片上存储器ARM9ARM9TDMI核将ARM7TDMI的功能显著地提高到更高性能的水平。ARM9TDMI(不像ARM8)，它支持Thumb指令集，并含有EmbeddedICE模块以支持片上调试。采用5级流水线以增加最高时钟速率使用分开的指令与数据存储器端口以改善CPIARM11ARM11处理器是为了有效的提供高性能处理能力而设计的，ARM并不是不能设计出运行在更高频率的处理器，而是，在处理器能提供超高性能的同时，还要保证功耗、面积的有效性。ARM指令集与编程ARM指令集总体分为6类指令数据处理指令：数据传输指令，算术指令，逻辑指令，比较指令，乘法指令，前导零计数。程序状态访问指令：mrs和msr。跳转指令：b和bl。访存指令：单数据访存指令，多数据访存指令，信号量操作指令。异常中断产生指令：swi和bkpt。协处理器指令。指令的特点所有的指令都是32bit大多数指令都可以条件执行Load/store体系结构指令集可以通过协处理器扩展ARM指令格式处理器指令数据传输指令：mov和mvn算数指令：add、adc、sub、sbc，rsb和rsc逻辑指