第一篇:ARM学习心得,ARM入门,ARM基础,什么是ARM.
ARM学习心得,ARM入门,ARM基础,什么是ARM 一个电子工程师的ARM学习心得 目录:
一 首先说说ARM的发展 二 ARM是硬件还是软件 三 要不要买开发板 买哪家
四 要不要有51 AVR等单片机基础 五 开发都需要学习哪些软件
七 选UCOS?UCLINUX?LINUX?VXWORKS?还是当单片机用 八 学习要用多长时间
九 ARM都玩什么 十 我用的什么板子 十一 开发流程
十二 关于JTAG访真器 十三 哪个公司的ARM 我的笔记刚公布就有很多朋友来找我,把我当高手,问我“ARM怎么入门”。我不是高手,仍然是菜鸟。
但是回想起自己当时的迷茫,特意写了这篇东西,当作给和我一样的兄弟姐妹的帮助吧。问这个问题的人多半不是已经工作的工程师,而是和我一样是学生,所以这篇笔记就把看家当成我一样的菜鸟,高手勿怪。
首先声明:本人还没有找工作,事实上处于研究生刚毕业,还没开始找工作的空闲时间,44B0只是兴趣所在,打发时间。
所有看法完全是自己的感受,不代表任何他人。错了的观点各位帮我纠正。再次补充:很多朋友看了上面的话就问我为什么研究生毕业了还不找工作:)说是打发时间,其实是因为研究生的时候带了一个项目,申请提前毕业以后项目还有块尾巴,答应导师把项目做完再走:)就这么简单。男人总点负点责,呵呵 以下问题常被问到,我就想到哪说到哪吧。一 首先说说ARM的发展
可以用一片大好来形容,翻开各个公司的网站,招聘里面嵌入式占据了大半工程师职位。广义的嵌入式无非几种:传统的什么
51、AVR、PIC称做嵌入式微控制器;ARM是嵌入式微处理器;DSP;FPGA。
客观的讲,工作需求量上DSP的需求比ARM要多,而ARM和FPGA差不多。DSP因为数字处理与通信领域的空前发展而火暴,小到MP3 射象头,大到我们军品里的控制器,应用面很广。
FPGA的兄弟一般做ANSIC(特殊芯片设计,好象是这么翻译的)。
而ARM单纯说来并不比一个单片机强多少,但是它的独特就在于不断下降的价格和提升的性能。这完全依靠于ARM公司的战略,厉害!很佩服他们的战略眼光!
值得注意的是:在找工作中,企业(著名的,小的不算)对单纯的ARM硬件开发工程师并不比单片机重视,很少有大企业的职位里写“从事过ARM开发优先”。
写的多的是什么?“嵌入式LINUX”
到这相信大家看出来了吧,需要的是硬件中的软件。二 ARM是硬件还是软件
很难说,ARM是硬件,LINUX是软件。
ARM的硬件多半已经模块化了,像我这样把板子改成这样的就算动的多的了,这同样是ARM公司的战略,再次佩服。
实际中的LINUX的开发工作更多,更耗时。从这方面说ARM应该算是软件了。在找工作中更是这样,举个例子,联想里和ARM最接近的是“BIOS工程师”是软件,MOTO里接近的是嵌入式LINUX工程师是软件。而其他很多公司把嵌入式产品开发归为硬件。所以,不要讨论这个,好好玩转自己的板子才是关键。实在不爽你就把自己叫“嵌入式开发工程师” 三 要不要买开发板 买哪家
我的答案是“在你个人的学习方法”,但是如果看家是需要看这骗笔记的水平,个人推荐还是买现成的。1 买
买板子可以把注意力集中在软件开发上,软件开发(尤其是驱动)可以不必担心自己硬件上的问题,我就是以便调试一边写驱动和程序,每次写驱动前就要先确认硬件没问题。
另外,买板子更省钱和时间,我自己做的板子,原理图PCB花了2周以上!制版又15天,回来以后焊接44B0 160个脚!那叫一个麻烦~~花了多少钱呢?2层板,制版费就300块!当然 我把接口都外引了,还做了个20X18的LCD背板,板子比较大。
总体下来 元件+LCD屏+PCB=11XX块!够2410的了。
再有就是买的资料相对来说比较全,但是不要指望有技术支持!都是骗人的,卖你之后就不会理你。2 做
自己做可以更了解底层硬件,可以按照自己的要求加东西,比如我就加了GPS模块、GPRS模块、SD卡模块,扩了个IIC的35个键子的键盘、把LCD接口按照买的LCD改装了,可以用FPC线直接连接。做的很爽的。玩一把吗。
当然,你可以有策略的做,比如像我一样,把RAM和ROM,网络都保持和某现成的板子一样,这样他们的资料你就可以拿过来直接用,给自己留个退路。其他的如SD了 什么的自己做。都达到了~~就是费钱,费时间。
再有就是给做的朋友几点建议:尽量拿到现成的板子,尽量多搜集其他板子的全套资料,一定要拿到一张没问题的原理图。
网上流传的原理图多数是龚俊03年画的,再这里对龚俊表达一下我的敬意!牛人!但是那个图有个小BUG,我指的是03版的,后来的没这问题了。8019那地址线和地址有问题。还有人仿照他的PDF图画的SCH,更是漏洞百出!谴责!顺便谴责把龚俊板子偷卖 的人。买哪家
个人感觉分3类吧
1)首先是ZLG的,资料非常的全,感觉他是真正想教你怎么开发ARM,而不是像有的公司自己技术都没做好就做个板子出来卖钱。但是最大的不利就是价格太贵!而且主要是PHILIP的,货源比较麻烦~~可能有人说21XX系列的不贵啊,那是总线不外扩的,只能跑UCOS,不能跑UCLINUX。但是说是话,21XX系列才是ARM7的价格性能结合点。ARM7最适合做工业控制,ARM普及,销量都是怎么来的?都是ARM7来的,而44B0是典型的商业片子。但是,这里如果你看中的是为工作做准备,还是选能跑UCLINUX的吧。但是仍然作为第一个推荐,因为菜鸟时期,合适的资料太重要了!在这里被ZLG的务实*感动!你看人家那代码写的。
2)感觉硅谷芯微的2440不错
硬件没别的,就是资料比较全的说,不像有些家,原理图直接拿人家的,还错的~~ 3)找个最便宜的
好象最便宜的有卖350的吧?也是没别的,就是即省了钱 还省时间搜集资料,至于资料全不全,别计较了~~硬件肯定好使就行吧。四 要不要有51 AVR等单片机基础
有更好,但没有也无所谓。
两个月以前,我只是看别人做,耳濡目染~~,本科学过单片机,从来没做过。我们这的技术主干做AVR和51,我就跟他们调过C语言程序。你看出来了?我是个不折不扣的菜鸟吧? 但是做这个之前我特意找了ZLG的两本书,看了里面的例子和原理图,这很重要。例程里有汇编有C,都看懂了就OK,不用自己现写 五 开发都需要学习哪些软件 总结起来最主要的有以下几个吧 ADS调试用
确切的说是ADS+AXD。ADS里包含AXD。原来都用SDT后来ARM公司停止对SDT支持了,改支持ADS了,还是用ADS吧。
有的人的程序发布的仍然是SDT版本的,但基本都可以找到相应ADS的,新人在这里不要发蒙。ADS是编译器,AXD是调试器。便宜成AXF以后再在ARM的RAM里调试。2 PLASHPGM FLASH烧写的软件。AXD在RAM里调试,掉电就没有了,方便程序修改。调试好的程序再下到FLASH里,上电直接运行。
同类的软件还有很多,什么FLUTED了、FLSHP了都是,但FLASHPGM最好,要是有人还问FLASH不支持BIN格式文件的问题就要看我写的PLASHPGM使用了。BANYANT调试代理(不知道名对不,起这么个难记的,我一般都叫它“半羊”因为知道它那几天刚吃了烤羊)
调试代理就是用它帮你使用更简单的JTAG(便宜啊)来实现原本1K才卖的JTAG仿真器的大部分功能。JTAG调试原理看我另一篇笔记。简单的就可以把他理解为你自己做的JTAG的驱动就行了。
调试代理还有很多种,什么H-JTAG了、ARM7了(不知道具体叫什么,就记得可执行文件叫ARM7.EXE)都是,BANYANT比较好。
需要注意的是,没种调试代理安装方法虽然都简单 但都不一样,需要看说明。而且AXD调试之前都要运行。省钱了,就别怕麻烦了。4 ARM-ELF-TOOLS工具链
里面是UCLINUX开发用的工具比如ARM-ELF-GCC只类的。工具链就是把很多工具打包在一起发布的方便你开发的东西。具体安装方法看我另一篇笔记。另外如果你开发LINUX就要用ARM-LINUX-TOOLS,不一样,不通用。5 U-BOOT 大名鼎鼎的BOOTLOADER生成工具,同类的好象还有VIVI(名字很暧昧~~)生成的BOOTLOADER烧到FLASH里,然后就可以用BOOTLOADER下载 烧写其他了 有了BOOTLOADER才能下UCLINUX。BOOTLOADER就像电脑上的BIOS。当然UCOS的不用这个,用什么我不知道:)最新版本是1.1.4 具体使用方法看我另一篇笔记吧。6 UCLINUX包
UCLINUX的源码包,不用多说了吧?建议大家用现成的先体会一下,然后再自己编译,裁剪。因为单独UCLINUX的编辑技术上比较简单,但涉及的方面还是比较广的。7 VMWARE
老牌的虚拟机软件,在一个机器上虚拟出一个机器装LINUX(PC上用的),省得你来回开关机了。记得装VMWARE-TOOLS,安装方法在我另一篇笔记里。七 选UCOS?UCLINUX?LINUX?VXWORKS?还是当单片机用 搞开发,工程设计,用UCOS,小巧,多进程,简单,体现了ARM7的精髓。2 LINUX 正根的嵌入式系统,LINUX消费与通信领域用的比较多,但缺点是必须ARM9才能跑,ARM9的板子自己做就不行了,6层板太贵。买开发板500-1500吧。但是还是推荐选ARM9+LINUX 3 UCLINUX 算投机嵌入式系统:)ARM7上可以跑,由有LINUX近亲,学好好可以比较方便的转向LINUX,像我一样的穷鬼用吧,呵呵 VXWORKS 学好后可以找到高薪工作,但工作机会本身并不比LINUX好找。5 当单片机用
不推荐,虽然我景仰的ZLG一直号召这么干。因为对于学习来说多进程的系统设计才是ARM7的玩头,至少你也要整个UCOS啊:)
有朋友问我先学这个当基础不行吗?那当然可以~~但我当时就用了1周搞定,就是我先的ADS在RAM中调试的笔记。后来我清空FLASH用的小段程序还是当时写的LED闪烁程
序呢。另外1周里其中还因为自己过于菜,没把OM设置好导致晶阵不阵 哈哈。这个是必须做的,但一带而过。目标放的远一点。
八 学习要用多长时间
我从菜鸟到现在两个多月,中间被打扰数次。仍然搞定了PCB设计与制版,RAM调试,FLASH下载,UBOOT移植和下载UCLINUX(没剪裁,用现成的),LCD驱动。
再次坦诚的说:我确实比较菜,说这些不是让大家羡慕,只是告诉你们“你们应该比这个更好”
我相信良好的态度+合适的方法+及时的总结=成绩 九 ARM都玩什么 就几点 1 硬件设计 2 系统移植 3 驱动开发 4 应用开发
没了。其中推荐把注意力放在后两个上,3有难度,4比较灵活,最重要的是都是找工作的砝码。十 我用的什么板子
很多人问我这个问题,我特意写过一个的。再说一次吧。
我是自己做的,RAM、ROM、8019等比较麻烦而当时的自己不理解的都按照龚俊的做的。保持其他不便的情况下做了如下改动。1 加了串口通信的GPS模块、GPRS模块
一个UART0,一个UART1,当与要用超级终端时用跳线切换。2 SD卡,和7843触摸屏
同时挂在SPI总线上,因为SPI只能挂一个设备,同时还做了I/O模拟的准备,把两个设备又通过跳线挂在4个IO上。3 扩了个IIC的35个键子的键盘
用的ZLG的7290,不占用CPU,最大支持64个键子,只上了35个,其他留接口。4 把LCD接口按照买的LCD改装了,可以用FPC线直接连接。
所以改动虽然多,但真正很移植了,初期调试有关的并没动,就是为了现在不那么菜的时候做准备:)十一 开发流程
这里是我的开发流程 设计原理图(含WIGGLER的JTAG访真器)2 设计PCB(含WIGGLER的JTAG访真器)3 制版 焊接电压,确定电压没问题 焊接44B0+JTAG电路+WIGGLER的JTAG访真器+周边电路,用BANYANT+仿真器连接,BANYANT提示错误,但可以显示44B0编号,好象是0X0F0F0F0F只类的,说明44B0没问题 焊接晶体+RAM+ROM+周边电路,用BANYANT+仿真器连接,可以显示正确的44B0了 7 用BANYANT+仿真器连接,开AXD,在命令行窗口操作RAM,看可不可以修改,可以的话(用内存窗口看RAM地址)RAM就没问题 可以用这个命令“setmem 0xc000000,0xffffffff,32”
我的RAM挂在BANK6上 所以地址是0XC000000,你要是改了就也得改。8 用我写的《自己写了个C工程模板又写了个使用说明 》里的方法调试程序吧,写个简单的,我当时写个LED闪烁的。看好使不。把程序按照《FLASH烧写总结 》里的烧到FLASH里,测试一下 10 按照《UBOOT 移植操作》移植UBOOT 11 按照《UCLINUX下载简单说明》下个UCLINUX 12 看看驱动开发的方法,自己写个驱动看看 13 还有很多事东西着你玩 呵呵
十二 关于JTAG访真器
JTAG访真器现在用的多是简板的,一个244那种,用的没什么不好。
按照并口定义不同分几种,建议选WIFFLER定义的,因为支持的软件多。这个网上多的是,不多说了。
值得提的是有的JTAG访真器原理图上有跳线用来使能复位信号,这个一般不跳上。就是不用复位信号,因为JTAG协议里本身也可以控制44B0复位。当然,板子上的复位信号跳线也不用跳。十三 哪个公司的ARM 这个是问题比较简单。1 ARM7主要就几个公司的
三星,PHILIP,ATMEL的
ATMEL的有比较便宜的AT91SAM7S32 和AT91SAM7S64 专为8位应用产品量身定做,价格很便宜好象《3刀吧。和PHILIP的21XX差不多,资料太少,项目中选还不错。其他两家上面说了的不多说了吧 ARM9 这个玩2410和2440的多吧,现在2440还比较火啊 可以考虑买个了 但是2410就比较便宜了,作为学习来说反到和不错,推荐整一个:)
其实ARM9用的最多的领域应该是消费电子,比如手机PDA,而这上面用的多的应该是INTEL的和TI的吧。
但是INTEL的TI的入门材料少,价格高,自己看情况定吧。
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第二篇:ARM学习心得
ARM linux学习心得(zt)
2008-08-13 13:55
由于很多人总问这个问题,所以这里做一个总结文档供大家参考。
这里必须先说明,以下的步骤都是针对Linux系统的,并不面向WinCE。也许你会注意到,现在做嵌入式的人中,做linux研究的人远比做WinCE的人多,很多产家提供的资料也是以linux为主。我一直很难理解,其实WinCE的界面比linux的界面好看多了,使用起来也很方便,更为重要的是,WinCE的开发和Windows下的开发基本一样,学起来简单得多,但是学linux或者使用linux做嵌入式的人就是远比WinCE多。在和很多工作的人交流时我了解到,他们公司从没考虑使用WinCE,因为成本高,都是使用linux进行开发。我读研究生的的实验室中也没有使用WinCE的,大都研究linux,也有少部分项目使用vxwork,但是就没有听说过使用WinCE的,原因就是开源!当然现在WinCE6.0听说也开源,不过在成本和资源上linux已经有了无人能挡的优势。与此相对应的是,越来越多的电子厂商已经开始使用linux开发产品。举个例子,Google近期开发的智能手机操作系统Android其实就是使用linux-2.6.23内核进行改进得到的。
第一,学习基本的裸机编程。
对于学硬件的人而言,必须先对硬件的基本使用方法有感性的认识,更必须深刻认识该硬件的控制方式,如果一开始就学linux系统、学移植那么只会马上就陷入一个很深的漩涡。我在刚刚开始学ARM的时候是选择ARM7(主意是当时ARM9还很贵),学ARM7的时候还是保持着学51单片机的思维,使用ADS去编程,第一个实验就是控制led。学过一段时间ARM的人都会笑这样很笨,实际上也不是,我倒是觉得有这个过程会好很多,因为无论做多复杂的系统最终都会落实到这些最底层的硬件控制,因此对这些硬件的控制有了感性的认识就好很多了
学习裸机的编程的同时要好好理解这个硬件的构架、控制原理,这些我称他为理解硬件。所谓的理解硬件就是说,理解这个硬件是怎么组织这么多资源的,这些资源又是怎么由cpu、由编程进行控制的。比如说,s3c2410中有AD转换器,有GPIO(通用IO口),还有nandflash控制器,这些东西都有一些寄存器来控制,这些寄存器都有一个地址,那么这些地址是什么意思?又怎么通过寄存器来控制这些外围设备的运转?还有,norflash内部的每一个单元在这个芯片的内存中都有一个相应的地址单元,那么这些地址与刚刚说的寄存器地址又有什么关系?他们是一样的吗?而与norflash相对应的nandflash内部的储存单元并不是线性排放的,那么s3c2410怎么将nandflash的地址映射在内存空间上进行使用?或者简单地说应该怎么用nandflash?再有,使用ADS进对ARM9行编程时都需要使用到一个初始化的汇编文件,这个文件究竟有什么用?他里面的代码是什么意思?不要这个可以吗?
诸如此类都是对硬件的理解,理解了这些东西就对硬件有很深的理解了,这对以后更深一步的学习将有很大的帮助,如果跳过这一步,我相信越往后学越会
觉得迷茫,越觉得这写东西深不可测。因为,你的根基没打好。
不过先声明一下,本人并没有使用ADS对ARM9进行编程,我是学完ARM7后直接就使用ARM9学linux系统的,因此涉及使用ADS对ARM9进行编程的问题我很难回答^_^,自己去研究研究吧。
对于这部分不久将提供一份教程,这个教程中的例程并不是我为我们所代理的板子写的,是我在我们学院实验室拿的,英培特为他们自己的实验箱写的,不过很有借鉴意义,可以作为一份有价值的参考。
第二,使用linux系统进行一些基本的实验。
在买一套板子的时候一般会提供一些linux的试验例程,好好做一段时间这个吧,这个过程也是很有意义的,也是为进一步的学习积累感性认识,你能想象一个从没有使用过linux系统的人能学好linux的编程吗?好好按照手册上的例程做一做里面的实验,虽然有点娃娃学走路,有点弱智,但是我想很多高手都会经历这个过程。
在这方面我们深蓝科技目前没有计划提供相应的例程,主要是开发板的提供商会提供很丰富的例程,我们不做重复工作,只提供他们没有的、最有价值的东西给大家。
第三,研究完整的linux系统的的运行过程。
所谓完整的linux系统包括哪些部分呢?
三部分:bootloader、linux kernel(linux内核)、rootfile(根文件系统)。那么这3部分是怎么相互协作来构成这个系统的呢?各自有什么用呢?三者有什么联系?怎么联系?系统的执行流程又是怎么样的呢?搞清楚这个问题你对整个系统的运行就很清楚了,对于下一步制作这个linux系统就打下了另一个重要的根基。介绍这方面的资料网上可以挖掘到几吨,自己好好研究吧。第四,开始做系统移植。
上面说到完整的linux有3部分,而且你也知道了他们之间的关系和作用,那么现在你要做的便是自己动手学会制作这些东西。
当然我不可能叫你编写这些代码,这不实现。事实上这个3者都能在网下载到相应的源代码,但是这个源代码不可能下载编译后就能在你的系统上运行,需要很多的修改,直到他能运行在你的板子上,这个修改的过程就叫移植。在进行移植的过程中你要学的东西很多,要懂的相关知识也很多,等你完成了这个过程你会发现你已经算是一个初出茅庐的高手了。
在这个过程中如果你很有研究精神的话你必然会想到看源代码。很多书介绍你
怎么阅读linux源代码,我不提倡无目的地去看linux源代码,用许三多的话说,这没有意义。等你在做移植的时候你觉得你必须去看源代码时再去找基本好书看看,这里我推荐一本好书倪继利的《linux内核的分析与编程》,这是一本针对linux-2.6.11内核的书,说得很深,建议先提高自己的C语言编程水平再去看。
至于每个部分的移植网上也可以找到好多吨的资料,自己研究研究吧,不过要提醒的是,很多介绍自己经验的东西都或多或少有所保留,你按照他说的去做总有一些问题,但是他不会告诉你怎么解决,这时就要靠自己,如果自己都靠不住就找我一起研究研究吧,我也不能保证能解决你的问题,因为我未必遇到过你的问题,不过我相信能给你一点建议,也许有助你解决问题。
这一步的最终目的是,从源代码的官方主页上(都是外国的,悲哀)下载标准的源代码包,然后进行修改,最终运行在板子上。
盗用阿基米德的一句话:“给我一根网线,我能将linux搞定”。
第五,研究linux驱动程序的编写。
移植系统并不是最终的目的,最终的目的是开发产品,做项目,这些都要进行驱动程序的开发。
Linux的驱动程序可以说是五花八门,linux2.4和linux2.6的编写有相当大的区别,就是同为linux2.6但是不同版本间的驱动程序也有区别,因此编写linux的驱动程序变都不是那么容易的事情,对于最新版本的驱动程序的编写甚至还没有足够的参考资料。那么我的建议就是使用、移植一个不算很新的版本内核,这样到时学驱动的编程就有足够的资料了。
这部分的推荐书籍可以参考另一篇文章《推荐几本学习嵌入式linux的书籍》。第六,研究应用程序的编写。
做作品做项目除了编写驱动程序,最后还要编写应用程序。现在的趋势是图形应用程序的开发,而图形应用程序中用得最多的还是qt/e函数库。我一直就使用这个函数库来开发自己的应用程序,不过我希望你能使用国产的MiniGUI函数库。盗用周杰伦的广告词就是“支持国产,支持MiniGUI”。MiniGUI的编程比较相似Windows下的VC编程,比较容易上手,效果应该说是相当不错的,我曾使用过来开发ARM7的程序。不过MiniGUI最大的不好就是没有像qtopia这样的图形操作平台,这大大限制了他的推广,我曾经幻想过与北京飞漫公司(就是MiniGUI的版权拥有者)合作使用MiniGUI函数库开发像qtopia这样的图形操作平台,不过由于水平有限这只能是幻想了,呵呵。
完成这一步你基本就学完了嵌入式linux的全部内容了。
还有一个小小的经验想和大家分享。我在学习嵌入式linux的过程中很少问人,客观原因是身边的老师、同学师兄都没有这方面的高手,主观原因是我不喜欢问人,喜欢自己研究解决问题。这样做有个好处,就是可以提高自己解决问题的能力,因为做这些东西总有很多问题你难以理解,别人也没有这方面的经验,也不是所有问题都有人给你答案,这时必须要自己解决问题,这样,个人的解决问题能力就显得非常关键了。因此我的建议就是一般的问题到网上搜索一下,确实找不到答案了就问问高手,还是不行了就自己去研究,不要一味去等别人帮你解决问题。
记住,问题是学习的最好机会。
第三篇:arm心得.
心得体会(许晶)
本次实习时间是一周,我们组所选的题目是直流电动机转速控制设计,其要求有:硬件部分要求在LPC2100系列ARM的最小系统的基础上,设计通过按键控制直流电动机速度的驱动电路,要求通过LPC2100内置的PWM发生器控制直流电动机;并将电动机速度通过串口送至PC机。软件部分要求设计以上功能的脱机运行程序,并在试验室调试通过。我负责的是硬件部分。首先我将系统分为两部分。一是电动机控制驱动电路;二是ARM最小系统。在电动机驱动中,直流电机控制使用了H桥驱动电路,控制口线为P0.21、P0.22。在ARM最小系统中,分为5部分:电源电路、复位电路、JTAG接口电路、RS232串口电路、时钟电路。
在制作原理图中,我查阅了实验指导书和课本。我所选用的是2114板子。因为LPC2114是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器,并带有128/256 k字节(kB)嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%,而性能的损失却很小。
在这个过程中,我注意到了许多问题。通过最小系统的制图,我对一些问题逐渐了解,不像刚开始学习一样,感觉什么也不懂,硬装知识。我画了5部分,这几个部分让我对书上的内容更加深了学习。如:时钟电路中,我就把时钟系统和晶体振荡两节课程,重新学习。
而在软件设计中,在我的搭档编程完之后,我也对程序进行了研究。在主程序中,我们用的是i、j表示速度与方向,正转为“+”、反转为“—”;最小速度为1,最大速度为4。先让电机正向慢慢的加速,加到正传的最大速后,在按下就变成反转,然后在依次加速,往返循环,直至没有按键按下。所运用的是,调节PWM的占空比就能达到电机的速度调节。
我们组在硬件中遇到的问题并不多,主要是在画各部分原理图时找器件很不熟练,不能很快的找到。这说明我不经常用软件。其实这个软件制图很方便,各种器件几乎都能找到,找不到时也可以在上面画图。
软件中,程序在编译正确后,下载方面出现了许多问题,如连接不上;不能生成hex文件等。其实这些问题,都是因为我们对软件不熟悉所造成的。在我们多次调试、链接之后,终于完成。
经过一周实习,是我对ARM系统有了更深刻的认识。因为前期大家都找工作的原因,我并没有特别认真的学习,而这次的实习,可以让我重新再次拿起课本,认真学习。并且使我感触最深的是,由于嵌入系统的广泛应用,我应该更好的去学习它、掌握它。像掌握办公自动化一样,成为必不可少的技术。
第四篇:ARM学习方法
ARM学习方法
一步一步学习uCOS和ARM体系结构的心得
学习必备条件:
1、一块开发板——例如44B0开发板,建议初学者不要去购买那些ARM9体系结构的,因为作为初学者来说ARM9体系的东西是很复杂的,买块ARM7的就可以了(先入门,然后再提高);
2、学习必备书籍
《Pointer on C》中文名字叫《C和指针》(美)里科|译者:徐波 前提你的了解C指针吧(这本书时非常经典的书籍,完全可以看中文版的,作者翻译的非常到位)
《嵌入式实时操作系统μCOS-II(第二版)》--邵贝贝翻译的(不能不承认邵贝贝是一个非常好的翻译者)
《μC/OS-Ⅱ标准教程》--杨宗德
对于英文不好的朋友可以购买《ARM体系结构与编程》--杜春蕾(该书其实还是有很多翻译错误的,大家在看的时候要注意一下,但是不可否认的是这本书到目前为止算得上是我见过最好的讲解关于ARM体系结构的书籍了)
对于英文过关的兄弟姐妹可以直接看
《ARM+Architecture+Reference+Manual(2nd+Edition)》
3、有条件的兄弟姐妹可以选购一个仿真器 JLINK V8全功能版(这个的感谢中国的优秀工程师,是他们把原价1999多的JLINK变成了几十元钱的东西
4、开发环境--MDK350或者IARARM
如果要熟悉这些开发环境,就需要好好读一些这些开发环境的手册资料,不好意思,这个就只有英文的了。
以上4个条件具备下来,可能也不会超过500元钱。
下面来讲讲我的学习经历:
我刚开始学习的时候,自己走了不少弯路,这里就省略不说了。
第一步:在开发板上跑跑简单程序
因为你有开发板,所以你就先在网上找一下对应开发板上的ARM芯片的datasheet,你都不先搞懂芯片的手册,又谈何让自己实现很多功能呢。
熟读数据手册后,就尽可能的在开发板上实现芯片对应的每个功能,像GPIO实验,UART通讯,I2C,ADC,DAC,PWM,RTC,SPI等等。自己写自己的程序,然后在开发板上好好实践一下。
当每个功能模块都实现以后,建议你让你的开发板实验一下多个功能复合使用,比如用UART打印出ADC的值什么的。
第二步:学习uCOS
鉴于你已经购买了《嵌入式实时操作系统μCOS-II(第二版)》,除开以下三个文件:
1、OS_CPU_C.c2、OS_CPU.H,3、OS_CPU_A.asm(这个是MDK环境下的汇编文件)或OS_CPU_A.a(这个是IAR开发环境下的汇编)
这三个文件的处理机制暂时可以不用先了解怎么做的,怎么移植的,以后再说
第一次读这本书时,搞清楚什么是任务,什么是前后台,为什么要在系统中加入嵌入式操作系统。
第二次读这本书时,详细了解他的TCB(Task Control Block)和ECB(Event Control
Block)的数据结构,搞清楚整个uCOS的实现机制(这里不要先就去看uCOS的移植,这样只会让你云里雾里的)
第三次读这本书是,详细了解信号量,互斥信号量、消息队列、邮箱和时间标志组
鉴于你又购买了《μC/OS-Ⅱ标准教程》,你 可以想在VC++ 6.0开发环境下实现对信号量,互斥信号量、消息队列、邮箱和事件标志组的上机实验代码。
如果还是不能了解uCOS怎么工作的,建议你多看几遍(我可是足足看了6、7遍了,书都翻得脱页了。汗说明我很笨,希望各位看官都比我聪明,呵呵)
第三步:建立对uCOS的初步认识
在网上下载对应你的开发板ARM芯片移植好了文件OS_CPU_C.c,OS_CPU.H,OS_CPU_A.asm(当然有的开发板已经提供了这样的基础实验)
在你的开发板上跑跑uCOS,建立起自己对于uCOS在ARM7开发板上的认识。
在你所购买的ARM7开发板上编写一个自己跑uCOS得任务(这里先不要去搞中断,初学者对于uCOS下的中断程序设计根本就搞不清楚)
第四步:熟悉ARM体系结构
因为是基于ARM7的移植,建议英文不好的去看看这本书《ARM体系结构与编程》(虽然这本书的作者在翻译时有很多操作,但是还是建议初学者去购买来好好看看),对于英文好的直接在网上下载《ARM+Architecture+Reference+Manual(2nd+Edition)》看就可以了
在看这个《ARM体系结构与编程》或
《ARM+Architecture+Reference+Manual(2nd+Edition)》时,务必注意多看几次,了解以下几个方面的知识:
1、ARM模式下的指令集
2、Thumd模式下的指令集
3、异常模式及进入异常时ARM如何处理
4、一定能熟悉ARM中的汇编指令
5、熟悉CPSR,R0-R7,R8-R14,R15及在各个模式下,这些寄存器的映射。熟悉以后,再来自己做uCOS的移植了。
第五步:uCOS移植
当然在自己编写代码做移植uCOS之前,有必要看看别人的移植代码。
其实对于uCOS的移植,我们只需要编写关键的三个文件,文件如下:
1、OS_CPU_C.c(堆栈初始化操作OSTaskStkInit函数)
2、OS_CPU.H:完成在该芯片下的数据定义,比如什么unsigned char 之类的,注意一下OS_STK和OS_CPU_SR的定义,定义下关中断和开中断的方式,有三个只能选择1个,ARM芯片一般是定义为第三种方式
3、OS_CPU_A.asm(这个是MDK环境下的汇编文件)或OS_CPU_A.a(这个是IAR开发环境下的汇编),这个文件的内容就多了,要做以下几个函数的重写:
1、OSStartHighRdy函数
2、任务级的任务切换函数OSCtxSw,3、中断级的任务切换OSIntCtxSw,其实只要写好了OSCtxSw,OSIntCtxSw自然就copy一下就完了(copy的时候记者要把保存当前任务的寄存器去掉就可以了。第六步:测试自己的uCOS移植代码
第七步:在自己写的uCOS移植代码中跑跑任务。
[分享]ARM初学者学习ARM的步骤
很多人学完单片机就想学arm,但不知如何去学~现在列出一下学习这方面的步骤-----基于linux系统的学习步骤如下:(一步步来哦:)
其实这也只是个基础,以后实际做项目了还要去学很多
1、Linux 基础
安装Linux操作系统
Linux文件系统
Linux常用命令
Linux启动过程详解
熟悉Linux服务 能够独立安装Linux操作系统
能够熟练使用Linux系统的基本命令
认识Linux系统的常用服务 安装Linux操作系统
Linux基本命令实践
设置Linux环境变量
定制Linux的服务 Shell 编程基础使用vi编辑文件
使用Emacs编辑文件
使用其他编辑器
2、Shell 编程基础
Shell简介
认识后台程序
Bash编程熟悉Linux系统下的编辑环境
熟悉Linux下的各种Shell
熟练进行shell编程熟悉vi基本操作
熟悉Emacs的基本操作
比较不同shell的区别
编写一个测试服务器是否连通的shell脚本程序
编写一个查看进程是否存在的shell脚本程序
编写一个带有循环语句的shell脚本程序
3、Linux 下的 C 编程基础
linux C语言环境概述
Gcc使用方法
Gdb调试技术
Autoconf
Automake
Makefile
代码优化 熟悉Linux系统下的开发环境
熟悉Gcc编译器
熟悉Makefile规则编写Hello,World程序
使用 make命令编译程序
编写带有一个循环的程序
调试一个有问题的程序
4、嵌入式系统开发基础
嵌入式系统概述
交叉编译
配置TFTP服务
配置NFS服务
下载Bootloader和内核
嵌入式Linux应用软件开发流程
熟悉嵌入式系统概念以及开发流程
建立嵌入式系统开发环境制作cross_gcc工具链
编译并下载U-boot
编译并下载Linux内核
编译并下载Linux应用程序
4、嵌入式系统移植
Linux内核代码
平台相关代码分析
ARM平台介绍
平台移植的关键技术
移植Linux内核到 ARM平台 了解移植的概念
能够移植Linux内核移植Linux2.6内核到 ARM9开发板
5、嵌入式 Linux 下串口通信
串行I/O的基本概念
嵌入式Linux应用软件开发流程
Linux系统的文件和设备
与文件相关的系统调用
配置超级终端和MiniCOM 能够熟悉进行串口通信熟悉文件I/O 编写串口通信程序
编写多串口通信程序
6、嵌入式系统中多进程程序设计
Linux系统进程概述
嵌入式系统的进程特点
进程操作
守护进程
相关的系统调用了解Linux系统中进程的概念
能够编写多进程程序编写多进程程序
编写一个守护进程程序
sleep系统调用任务管理、同步与通信 Linux任务概述 任务调度
管道
信号
共享内存
任务管理 API 了解Linux系统任务管理机制
熟悉进程间通信的几种方式
熟悉嵌入式Linux中的任务间同步与通信
编写一个简单的管道程序实现文件传输
编写一个使用共享内存的程序
7、嵌入式系统中多线程程序设计
线程的基础知识
多线程编程方法
线程应用中的同步问题了解线程的概念
能够编写简单的多线程程序编写一个多线程程序
8、嵌入式 Linux 网络编程
网络基础知识
嵌入式Linux中TCP/IP网络结构
socket 编程
常用 API函数
分析Ping命令的实现
基本UDP套接口编程
许可证管理
PPP协议
GPRS 了解嵌入式Linux网络体系结构
能够进行嵌入式Linux环境下的socket 编程
熟悉UDP协议、PPP协议
熟悉GPRS 使用socket 编写代理服务器
使用socket 编写路由器
编写许可证服务器
指出TCP和UDP的优缺点
编写一个web服务器
编写一个运行在 ARM平台的网络播放器
9、GUI 程序开发
GUI基础
嵌入式系统GUI类型
编译QT
进行QT开发熟悉嵌入式系统常用的GUI
能够进行QT编程使用QT编写“Hello,World”程序调试一个加入信号/槽的实例
通过重载QWidget 类方法处理事件
10、Linux 字符设备驱动程序
设备驱动程序基础知识
Linux系统的模块
字符设备驱动分析
fs_operation结构
加载驱动程序了解设备驱动程序的概念
了解Linux字符设备驱动程序结构
能够编写字符设备驱动程序编写Skull驱动
编写键盘驱动
编写I/O驱动
分析一个看门狗驱动程序
对比Linux2.6内核与2.4内核中字符设备驱动的不同 Linux 块设备驱动程序块设备驱动程序工作原理
典型的块设备驱动程序分析
块设备的读写请求队列了解Linux块设备驱动程序结构
能够编写简单的块设备驱动程序比较字符设备与块设备的异同编写MMC卡驱动程序
分析一个文件系统
对比Linux2.6内核与2.4内核中块设备驱动的不同
11、文件系统
虚拟文件系统
文件系统的建立
ramfs内存文件系统
proc文件系统
devfs 文件系统
MTD技术简介
MTD块设备初始化
MTD块设备的读写操作了解Linux系统的文件系统了解嵌入式Linux的文件系统
了解MTD技术
能够编写简单的文件系统为 ARM9开发板添加 MTD支持移植JFFS2文件系统
通过proc文件系统修改操作系统参数
分析romfs 文件系统源代码
创建一个cramfs 文件系统
第五篇:ARM命名规则
ARM==Advanced RISC Machines
它开创了一种崭新的商业模式,实现了无厂房式工厂,依靠出售芯片技术知识产权的授权来盈利。
其次,ARM是一种architecture,同MIPS、PowerPC、X86等并列。谈到架构,这实际上本身就是一个很复杂的概念。就现在的理解来看,架构是一种系统设计蓝图,规划了方方面面的技术规范。应该说,架构是理论,那么采用同样的架构,实现的形式可以不相同。这也就是为什么同一架构会有那么多衍生的处理器实现。
ARM可以看作是一种技术,是RISC的代表。应该说,ARM公司位于产业链的最上层,盈利也最多。中国国内的一些OEM厂商,只是处于下游的小鱼,盈利有限。中国的信息产业要想发展,就必须有自己的核心技术。写到这里,希望龙芯带给我们的,是梦想的接近,甚至是实现!(龙芯是兼容MIPS架构)
二、命名规则
这里提到的命名规则,应该分成两类。
一类是基于ARM Architecture的版本命名规则;
另一类是基于ARM Architecture版本的处理器系列命名规则。
Naming of ARM Architecture versions | ARMv | n | variants | x(variants)| 分成四个组成部分:
ARMv--固定字符,即ARM Version n--指令集版本号。迄今为之,ARM架构版本发布了7个系列,所以n=[1:7]。其中最新的版本是第7版,具体看ARM官方网站。variants--变种。
x(variants)--排除x后指定的变种 常见的变种有:
T--Thumb指令集 M--长乘法指令 E--增强型DSP指令 J--Java加速器Jazelle SIMD--ARM媒体功能扩展
例如,ARMv5TxM表示ARM指令集版本为5,支持T变种,不支持M变种。
Naming of ARM Processor 采用上述的架构,形成一系列的处理器。有时候还要区分处理器核和处理器系列。不过,在这里其实不用区分太细,毕竟这是功能的小部分的变化,核心是相同的。
规则:ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{-S} x--处理器系列
y--存储管理/保护单元 z--cache T--支持Thumb指令集 D--支持片上调试 M--支持快速乘法器
I--支持Embedded ICE,支持嵌入式跟踪调试 E--支持增强型DSP指令 J--支持Jazelle F--具备向量浮点单元VFP-S--可综合版本
ARM体系结构处理器自诞生以来,不断发展与创新,ARM体系的指令集功能形成了多种版本,为了适合不同的应用场合,各个版本又增加了新的变种,这些变种为该版本的指令集增加了新的功能。不同版本的指令集应用于不同的处理器,这也就形成了ARM处理器系列,ARM系列处理器不同版本实现技术、性能、应用场合个不相同。
ARM体系结构的基本版本 1 版本1 该版本的原型机是ARM1,没有用于商业产品。包括下列指令: l 除乘法指令之外的基本的数据处理指令。
l 基于字节、字和多字的存储器访问指令(Load/Store)。l 包括子程序调用指令BL在内的跳转指令。l 供操作系统使用的软件中断指令SWI。本版本中地址空间是26位,目前已经不再使用。2 版本2 对V1版进行了扩展,包含了对32位结果的乘法指令和协处理器指令的支持。版本2a是版本2的变种,ARM3芯片采用了版本2a,是第一片采用片上Cache的ARM处理器。版本2a增加了合并Load和Store(SWP)指令。与版本V1相比,增加了以下指令: l 乘法指令和乘加指令。l 支持协处理器操作指令。
l 对于FIQ模式,提供了额外的两个备份寄存器。l SWP指令和SWPB指令。
本版本中地址空间是26位,目前已经不再使用。3 版本3 ARM公司第一个微处理器ARM6核心是版本3的,它作为IP核、独立的处理器、具有片上高速缓存、MMU和写缓冲的集成CPU。
版本3的变种版本有版本3G和版本3M。版本3G是不与版本2a向前兼容的版本3,版本3M引入了有符号和无符号数乘法和乘加指令,这些指令产生全部64位结果。
版本3版较以前的版本有较大的改动,主要包括: l 处理器的地址空间扩展到32位,但除了版本3G外的其他版本是向前兼容的,支持26位的地址空间。
l 当前程序状态信息从原来的R15寄存器移到当前程序状态寄存器CPSR中(Current Program Status Register)。l 增加了程序状态保存寄存器SPSR(Saved Program Status Register)。l 增加了两种异常模式,使操作系统代码可方便地使用数据访问中止异常、指令预取中止异常和未定义指令异常。
l 增加了MRS/MSR指令,用于访问新增的CPSR/SPSR寄存器。l 修改了原来的从异常中返回的指令。4 版本4 版本4增加了下列指令:
l 有符号和无符号的半字读取和写入指令。l 带符号的字节读取和写入指令。
l 增加了处理器的系统模式(特权模式)。在该模式下,使用的是用户模式下的寄存器。
l 为结构定义的操作预留一些SWI(软中断指令)空间
版本4中明确定义了哪些指令会引起未定义指令异常,不再强制要求与以前的26位地址空间兼容。
ARMv4T在ARMv4的基础上增加了Thumb指令集:处理器有了Thumb状态,并且有了在ARM状态和Thumb状态切换的指令,处理器在ARM状态执行ARM指令集,在Thumb状态执行Thumb指令集。
ARMv4和ARMv4T结构的处理器得到了广泛的应用。SA-
110、SA-1110等是基于ARMv4的;ARM7TDMI、ARM720T、ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、Intel的StrongARM等是基于ARMv4T版本。5 版本5 版本5在版本4的基础上增加或修改以下指令:
l 提高了T变种中ARM/Thumb混合使用的效率。
l 对于T变种的指令和非T变种的指令使用相同的代码生成技术。l 增加了前导零计数(CLZ)指令,该指令可以使整数除法和中断优先级排队操作更为有效。
l 增加了软件断点(BKPT)指令。
l 为协处理器设计提供了更多可选择的指令。
l 更加严格的定义了乘法指令对条件标志位的影响。l 带状态切换的子程序调用(BLX)指令。版本5包括v5TE和v5TEJ,v5TE在v5T的基础上增加了信号处理(DSP)指令集,v5TEJ除了具备v5T的功能外,还可以执行JAVA字节代码,是在ARM上执行JAVA指令的效率提高了5-10倍,并且降低了功耗。ARM1020T 是ARMv5T的。
ARM9E-S、ARM966E-S、ARM1020E、ARM 1022E以及XScale是ARMv5TE的。ARM9EJ-S、ARM926EJ-S、ARM7EJ-S、ARM1026EJ-S是基于ARMv5EJ的。6 版本6 ARM体系版本6是2001年发布的。其目标是在有效的芯片面积上为嵌入式系统提供更高的性能。ARMv6 包含了ARMv5TEJ的所有指令。为了使现有的软件,开发方法、设计技术可再利用,ARMv6兼容了ARMv5的内存管理和异常处理。ARMv6主要在多媒体处理、存储器管理、多处理器支持、数据处理、异常和中断响应等方面做了改进。
l SIMD(单指令多数据)指令,可使音视频处理能力提高2-4倍。l Thumb-2新指令集,混合执行AMR和Thumb代码,可以提供ARM指令级别的性能和Thumb指令级别的代码密度。l 混合大小端和非对齐存储访问支持
l TrustZone安全技术,在硬件上提供可信区域和不可信区域,两个区域里运行的代码有不同的权限。让经过认证的代码运行在可信区域,未经过认证的代码运行在不可信区域,从而提高系统的安全性。采用ARMv6核的处理器是ARM11系列。
ARM1136J(F)-S基于ARMv6主要特性有SIMD、Thumb、Jazelle、DBX、(VFP)、MMU。ARM1156T2(F)-S基于ARMv6T2 主要特性有SIMD、Thumb-
2、(VFP)、MPU。ARM1176JZ(F)-S基于ARMv6KZ 在 ARM1136EJ(F)-S 基础上增加MMU、TrustZone。ARM11 MPCore基于ARMv6K 在ARM1136EJ(F)-S基础上可以包括1-4 核SMP、MMU。7 版本7 2004年发布了新的ARMv7体系结构。全新的ARMv7是基于ARMv6的,ARMv7采用了Thumb-2技术,体积比32位ARM代码减小31%,性能比16位Thumb代码高出38%。同时,ARMv7保持了对已有ARM代码的兼容性。此外,ARMv7还支持改良的运行环境,以迎合不断增加的JIT(Just In Time)和DAC(DynamicAdaptive Compilation)技术的使用。ARMv7的增加的特性有:
l 改进的Thumb-2指令集。
l NEON多媒体技术,将DSP和多媒体处理能力提高了近4倍。l VFPv3改良的浮点运算。l 动态编译支持。ARM体系结构的变种 Thumb指令集(T变种)
Thumb指令集是将ARM指令集中的一部分指令重新编码形成的一个子集, Thumb指令长度是16位的。使用Thumb指令可以得到比ARM指令更高的代码密度,这有助于减小系统的存储器容量,从而降低系统的成本。另外,对于数据线是8或16位的系统,使用Thumb指令集可以取得好于使用ARM指令集的性能。在ARM体系命名中通用“T”来表示该版本支持Thumb指令集。在ARMv4T中使用v1版Thumb指令集;ARMv5T使用v2版的Thumb指令集。和Thumb v1相比Thumb v2 具有如下特点:
l 通过对指令的修改,来提高ARM指令和Thumb指令混合使用是的效率。l 增加软件断点指令。
l 严格定义了Thumb乘法指令对条件标志位的影响。与ARM指令集相比,Thumb指令集具有以下局限性:
l 完成相同的操作,Thumb指令通常需要更多的指令。
l Thumb指令集没有包含进行异常处理时需要的一些指令,异常返回时需要从ARM状态返回。2 长乘法指令(M变种)
M变种增加了两条用于进行长乘法的ARM指令。其中一条用于实现32位整数乘以32位整数,生成64位整数的长乘法操作;另一条指令用于实现32位整数乘以32位位整数,然后加上32位整数,生成64位整数的长乘加操作。3 增强型DSP指令(E变种)
l E变种包含了一些附加的指令,这些指令用于增强处理器对一些典型的DSP算法的处理性能。主要包括:
l 几条新的实现16位数据乘法和乘加操作的指令 l 实现饱和的带符号数的加减法操作的指令。所谓饱和的带符号数的加减法操作是在加减法操作溢出时,结果并不进行卷绕(Wrapping around),而是使用最大的整数或最小的负数来表示。
l 进行双字数据操作的指令,包括双字读取指令LDRD、双字写入指令STRD和协处理器的寄存器传输指令MCRR/MRRC。l Cache预取指令PLD 4 Java加速器Jazelle(J变种)
ARM的Jazelle技术将Java的优势和先进的32位RISC芯片完美地结合在一起。Jazelle技术提供了Java加速功能,可以得到比普通Java虚拟机高得多的性能。与普通的Java虚拟机相比,Jazelle使代码运行速度提高了8倍,而且功耗降低了80%,Jazelle技术使得程序员可以在一个单独的处理器上同时运行Java应用程序、已经建立好的操作系统、中间件以及其他的应用程序。与使用协处理器和双处理器相比,使用单独得处理器可以在提供高性能的同时,保证低功耗和低成本。ARM体系版本4TEJ最早包含了J变种,用字符J表示J变种。5 SIMD变种(ARM媒体功能扩展)
ARM媒体功能扩展SIMD技术极大地提高了嵌入式应用系统的音频和视频处理器能力,它可使微处理器的音频和视频性能提高4倍。新一代的Internet应用产品、移动电话和PDA等设备终端需要提供高性能的流式媒体,包括音频和视频等。而且这些设备需要提供更加人性化的界面,包括语言输入和手写输入等。这样,就对处理器的数字信号处理能力提出了很高的要求,同时还必须保证低功耗。ARM的SIMD媒体功能扩展为这些应用系统提供了解决方案,它为包括音频和视频处理在内的应用系统提供了优化功能,其主要特点如下: ●使处理器的音频和视频处理的性能提高了2~4倍。
●可同时进行2个16位操作数或者4个8位操作数的运算。●用户可自定义饱和运算的模式。
●可进行2个16位操作数的乘加/乘减运算及32位乘以32位的小数乘加运算。●同时8 /16位选择操作。
ARM11是基于ARMv6架构建成的。基于ARMv6架构的处理器包括ARM1136J(F)‐S,ARM1156T2(F)‐S,以及ARM1176JZ(F)‐S。ARMv6是ARM进化史上的一个重要里程碑:从那时候起,许多突破性的新技术被引进,存储器系统加入了很多的崭新的特性,单指令流多数据流(SIMD)指令也是从v6开始首次引入的。而最前卫的新技术,就是经过优化的Thumb‐2指令集,它专为低成本的单片机及汽车组件市场。
基于从ARMv6开始的新设计理念,ARM进一步扩展了它的CPU设计,成果就是ARMv7架构的闪亮登场。在这个版本中,内核架构首次从单一款式变成3种款式。1)款式A:设计用于高性能的“开放应用平台”--越来越接近电脑了。
2)款式R:用于高端的嵌入式系统,尤其是那些带有实时要求的--又要快又要实时。
3)款式M:用于深度嵌入的,单片机风格的系统中--本书的主角。让我们再进距离地考察这3种款式:
1)款式A(ARMv7‐A):需要运行复杂应用程序的“应用处理器”。支持大型嵌入式操作系统,比如Symbian,Linux,以及微软的WindowsCE和智能手机操作系统WindowsMobile。这些应用需要劲爆的处理性能,并且需要硬件MMU实现的完整而强大的虚拟内存机制,还基本上会配有Java支持,有时还要求一个安全程序执行环境。典型的产品包括高端手机和手持仪器,电子钱包以及金融事务处理机。
2)款式R(ARMv7‐R):硬实时且高性能的处理器。标的是高端实时市场。那些高级的玩意,像高档轿车的组件,大型发电机控制器,机器手臂控制器等,它们使用的处理器不但要很好很强大,还要极其可靠,对事件的反应也要极其敏捷。3)款式M(ARMv7‐M):认准了旧世代单片机的应用而量身定制。在这些应用中,尤其是对于实时控制系统,低成本、低功耗、极速中断反应以及高处理效率,都是至关重要的。
Cortex系列是v7架构的第一次亮相,其中Cortex‐M3就是按款式M设计的。到目前为止,Cortex‐M3也是款式M中被抚养成人的独苗。其它Cortex家族的处理器包括款式A的Cortex‐A8(应用处理器),款式R的Cortex‐R4(实时处理器)。
处理器命名法
以前,ARM使用一种基于数字的命名法。在早期(1990s),还在数字后面添加字母后缀,用来进一步明细该处理器支持的特性。就拿ARM7TDMI来说,T代表Thumb指令集,D是说支持JTAG调试(Debugging),M意指快速乘法器,I则对应一个嵌入式ICE模块。后来,这4项基本功能成了任何新产品的标配,于是就不再使用这4个后缀--相当于默许了。但是新的后缀不断加入,包括定义存储器接口的,定义高速缓存的,以及定义“紧耦合存储器(TCM)”的,于是形成了新一套命名法,这套命名法也是一直在使用的。表一:ARM处理器名字
Jazelle是ARM处理器的硬件Java加速器。
MMU,存储器管理单元,用于实现虚拟内存和内存的分区保护,这是应用处理器与嵌入式处理器的分水岭。电脑和数码产品所使用的处理器几乎清一色地都带MMU。但是MMU也引入了不确定性,这有时是嵌入式领域--尤其是实时系统不可接受的。然而对于安全关键(safety‐critical)的嵌入式系统,还是不能没有内存的分区保护的。为解决矛盾,于是就有了MPU。可以把MPU认为是MMU的功能子集,它只支持分区保护,不支持具有“定位决定性”的虚拟内存机制。
到了架构7时代,ARM改革了一度使用的,冗长的、需要“解码”的数字命名法,转到另一种看起来比较整齐的命名法。比如,ARMv7的三个款式都以Cortex作为主名。这不仅更加澄清并且“精装”了所使用的ARM架构,也避免了新手对架构号和系列号的混淆。