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针对ARM-Linux程序的开发,主要分为三类:应用程序开发、驱动程序开发、系统内核开发,针对不同种类的软件开发,有其不同的特性。
明天我们来瞧瞧ARM-Linux开发和MCU开发的不同点,以及ARM-Linux的基本开发环境。
1.ARM-Linux应用开发和单片机开发的不同
这儿先要做一个说明,对于ARM的应用开发主要有两种形式:一种是直接在ARM芯片上进行应用开发,不采用操作系统,亦称为裸机编程,这些开发方法主要应用于一些高端的ARM芯片上,其开发过程十分类似单片机,这儿不多表述。
还有一种是在ARM芯片上运行操作系统,对于硬件的操作须要编撰相应的驱动程序,应用开发则是基于操作系统的,这些方法的嵌入式应用开发与单片机开发差别较大。ARM-Linux应用开发和单片机的开发主要有以下几点不同:
(1)应用开发环境的硬件设备不同
单片机:开发板,仿真器(调试器)i2c linux驱动,USB线;
ARM-Linux:开发板,网线,并口线,SD卡;
对于ARM-Linux开发,一般是没有硬件的调试器的,尤其是在应用开发的过程中,极少使用硬件的调试器,程序的调试主要是通过并口进行调试的;而且须要说明的是,对于ARM芯片也是有硬件仿真器的,但一般用于裸机开发。
(2)程序下载形式不同
单片机:仿真器(调试器)下载,或则是并口下载;
ARM-Linux:并口下载、tftp网路下载、或者直接读写SD、MMC卡等储存设备,实现程序下载;
这个与开发环境的硬件设备是有直接关系的,因为没有硬件仿真器,故ARM-Linux开发时一般不采用仿真器下载;这样看似不便捷,虽然给ARM-Linux的应用开发提供了更多的下载形式。
(3)芯片的硬件资源不同
单片机:一般是一个完整的计算机系统,包含片内RAM,片内FLASH,以及UART、I2C、AD、DA等各类外设;
ARM:一般只有CPU,须要外部电路提供RAM以供ARM正常运行,外部电路提供FLASH、SD卡等储存系统映像,并通过外部电路实现各类外设功能。因为ARM芯片的处理能力很强,通过外部电路可以实现各类复杂的功能,其功能远远强于单片机。
(4)固件的储存位置不同
单片机:一般具备片内flash储存器,固件程序一般储存在该区域,若固件较大则须要通过外部电路设计外部flash用于储存固件。
ARM-Linux:因为其没有片内的flash,而且须要运行操作系统,整个系统映像一般较大,故ARM-Linux开发的操作系统映像和应用一般储存在外部的MMC、SD卡上,或则采用SATA设备等。
(5)启动方法不同
单片机:其结构简单,内部集成flash,一般是芯片厂商在程序上电时加入固定的跳转指令,直接跳转到程序入口(一般在flash上);开发的应用程序通过编译器编译,采用专用下载工具直接下载到相应的地址空间;所以系统上电后直接运行到相应的程序入口,实现系统的启动。
ARM-Linux:因为采用ARM芯片,执行效率高,功能强悍,外设相对丰富,是功能强悍的计算机系统,而且须要运行操作系统,所以其启动方法和单片机有较大的差异,并且和家用计算机的启动方法基本相同。其启动通常包括BIOS,bootloader,内核启动,应用启动等阶段;
(a)启动BIOS:BIOS是设备厂家(芯片或则是电路板厂家)设置的相应启动信息,在设备上电后,其将读取相应硬件设备信息linux命令vi,进行硬件设备的初始化工作,之后跳转到bootloader所在位置(该位置是一个固定的位置,由BIOS设置)。(依据个人理解i2c linux驱动,BIOS的启动和单片机启动类似,须要采用相应的硬件调试器进行固件的写入,储存在一定的flash空间,设备上电启动后读取flash空间的指令,因而启动BIOS程序。)
(b)启动bootloader:该部份早已属于嵌入式Linux软件开发的部份,可以通过代码更改订制相应的bootloader程序,bootloader的下载一般是采用直接读写SD卡等形式。即编撰订制相应的bootloader,编译生成bootloader映象文件后,借助工具(专用或通用)下载到SD卡的MBR区域(一般是储存区的第一个磁道)。此时须要在BIOS中设置,或则通过电路板的硬件电路设置,选择bootloader的加载位置;若BIOS中设置从SD卡启动,则BIOS初始化结束后,将跳转到SD卡的位置去执行bootloader,因而实现bootloader的启动。
Bootloader主要作用是初始化必要的硬件设备,创建内核须要的一些信息并将这种信息通过相死机制传递给内核,因而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,最终调用操作系统内核,真正起到引导和加载内核的作用。
(c)启动内核:bootloader启动完成初始化等相关工作以后,将调用内核启动程序。这就步入了实际的操作系统相关内容的启动了,包括相应的硬件配置,任务管理,资源管理等内核程序的启动。
(d)启动应用:在操作系统内核启动以后,就可以开始启动须要的应用,去完成真正的业务操作了。
2.Arm-Linux基本开发环境
后面介绍了ARM-Linux应用开发和单片机开发的不同之处,相信你已然对ARM-Linux应用开发有了一个基本的认识了,下边将介绍一下ARM-Linux的基本开发环境。其主要包括硬件环境和软件环境两个部份,这儿以iMX53和Ubuntu为例进行说明。
(1)硬件环境
开发板:ARM运行的硬件环境,或则是相应项目的ARM电路板;
计算机:作为开发主机使用,安装Linux(如Ubuntu)),或则采用虚拟机安装Ubuntu;
并口线:用于开发过程中采用终端进行并口调试或下载程序;
网线:用于联接arm-board和开发主机,实现tftp下载内核(程序等),通过网路nfs运行程序等。
SD卡(及优盘)或则其他储存设备:用于储存bootloader、内核映像等,以及最终的软件系统的储存;开发过程中,一般用于保存bootloader,引导系统启动。
(2)软件环境
Ubuntu:作为操作系统,是整个软件开发环境的载体,相应的开发工具都布置在此系统中。
LTIB:这是freescale的提供的一个编译工具链,才能很便捷的将源代码文件编译为适宜的程序代码,并对程序进行调试;用户也可以通过下载源码建立自己的编译工具链。
tftp:用于从开发主机Ubuntu上向arm-board下载内核文件、应用文件等。
nfs网路文件系统:用于在开发主机上构建网路nfs文件根系统,arm-board通过nfs网路文件系统读取开发主机上的虚拟根文件系统,完成系统的启动;便捷系统的开发与调试。
minicom:并口调试工具,用于在开发主机上与arm-board通讯,实现对arm-board上应用程序的操作与调试;
Eclipse:集成开发环境,主要便捷代码的编辑、编译等,也可采用DS5,RealView等;或则采用gedit进行编辑,通过LTIB进行编译和管理。