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  • 嵌入式操作系统设计,是帮助我们建立硬件系统和uclinux操作系统的流程
  • 嵌入式系统开发流程

    2019-12-24 15:21:03
    嵌入式系统开发流程 嵌入式系统的一般开发可以参照下图所示流程,但不同系统的开发应用并不一定完全一样,该图只表示出了嵌入式系统开发过程中可能包括的部分,对于复杂的系统,开发流程可能会更复杂一些。 第一步...

    嵌入式系统开发流程

    嵌入式系统的一般开发可以参照下图所示流程,但不同系统的开发应用并不一定完全一样,该图只表示出了嵌入式系统开发过程中可能包括的部分,对于复杂的系统,开发流程可能会更复杂一些。

    1. 第一步就是对系统的需求分析:确定设计任务和设计目标,一般分为功能性需求和非功能性需求两个方面,功能需求主要包括输入/输出信号和系统的操作方式等;非功能需求主要包括系统的性能、成本、功耗、体积、重量等。
    2. 需求分析后很重要的一个步骤是设计选型,包括系统中用到所有元件(功能、性能、价格、交期、可替代性等)的选型,而其中嵌入式处理器的选型尤为重要。据不完全统计,目前全世界嵌入式处理器的品种总量己经超过1000种,流行的体系结构有30多个系列。面对如此众多的处理器,设计者需要根据项目需要,综合考虑,选择出一款合适的处理器。在选择的过程中不仅应考虑处理器的运算速度、程序存储器容量、数据存储器容量、能够提供I/O口数量和功耗等问题,也应该考虑到开发工具的相关问题,比如开发工具是否容易获取,开发者对于开发工具的熟悉程度等。
    3. 选型结束后,可以进行硬件设计、制作及调试工作,当然这几步不一定一次成功,可能会有一些反复,直到硬件测试完成后,可以进入下一步软件设计工作。结合设计的软件,进行系统测试,系统测试完毕后,并不意味着嵌入式系统的开发过程全部结束。系统交付用户使用后,可能还会发现一些问题,所以之后根据用户的使用反馈,还需要对系统进一步完善。
    需求分析
    设计选型
    硬件设计
    硬件测试
    软件设计
    系统测试

    注:本文参考摘录于 《MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发》

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  • 目前嵌入式系统开发应用非常的广泛,...它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用 户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。  嵌入式系统的设计技术主要包
           目前嵌入式系统开发应用非常的广泛,在很多领域都有应用,而且技术更新很快。


      嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用 户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。


      嵌入式系统的设计技术主要包括硬件设计技术和软件设计技术两大类。其中,硬件设计领域的技术主要包括芯片级设计技术和电路板级设计技术两个方面。


      芯片级设计技术的核心是编译/综合、库/IP、测试/验证。编译/综合技术使设计者用抽象的方式描述所需的功能,并自动分析和插入实现细节。库/IP技术将预先设计好的低抽象级实现用于高级。测试/验证技术确保每级功能正确,减少各级之间反复设计的成本。

             朱老师物联网大讲堂整理课了一些一些基本的开发流程.关注公众号,或加Q397164505,观看免费朱有鹏老师嵌入式视频


    嵌入式系统开发的流程和提升可靠性的七大技巧


     嵌入式系统开发流程


      第一步:建立开发环境


      操作系统一般使用Redhat Linux,选择定制安装或全部安装,通过网络下载相应的GCC交叉编译器进行安装(比如,arm-linux-gcc、arm-uclibc-gcc),或者安装产品厂家提供的相关交叉编译器;


      第二步:配置开发主机


      配置MINICOM,一般的参数为波特率115200 Baud/s,数据位8位,停止位为1,9,无奇偶校验,软件硬件流控设为无。在Windows下的超级终端的配置也是这样。MINICOM软件的作用是作为调试嵌入式开发板的信息输出的监视器和键盘输入的工具。配置网络主要是配置NFS网络文件系统,需要关闭防火墙,简化嵌入式网络调试环境设置过程。


      第三步:建立引导装载程序BOOTLOADER


      从网络上下载一些公开源代码的BOOTLOADER,如U.BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等,根据具体芯片进行移植修改。有些芯片没有内置引导装载程序,比如,三星的ARV17、ARM9系列芯片,这样就需要编写开发板上FLASH的烧写程序,可以在网上下载相应的烧写程序,也有Linux下的公开源代码的J-FLASH程序。如果不能烧写自己的开发板,就需要根据自己的具体电路进行源代码修改。这是让系统可以正常运行的第一步。如果用户购买了厂家的仿真器比较容易烧写FLASH,虽然无法了解其中的核心技术,但对于需要迅速开发自己的应用的人来说可以极大提高开发速度。


      第四步:下载已经移植好的Linux操作系统


      如MCLiunx、ARM-Linux、PPC-Linux等,如果有专门针对所使用的CPU移植好的Linux操作系统那是再好不过,下载后再添加特定硬件的驱动程序,然后进行调试修改,对于带MMU的CPU可以使用模块方式调试驱动,而对于MCLiunx这样的系统只能编译内核进行调试。


      第五步:建立根文件系统


      下载使用BUSYBOX软件进行功能裁减,产生一个最基本的根文件系统,再根据自己的应用需要添加其他的程序。由于默认的启动脚本一般都不会符合应用的需要,所以就要修改根文件系统中的启动脚本,它的存放位置位于/etc目录下,包括:/etc/init.d/rc.S、/etc/profile、/etc/.profile等,自动挂装文件系统的配置文件/etc/fstab,具体情况会随系统不同而不同。根文件系统在嵌入式系统中一般设为只读,需要使用mkcramfs genromfs等工具产生烧写映像文件。


      第六步:建立应用程序的FLASH磁盘分区


      一般使用JFFS2或YAFFS文件系统,这需要在内核中提供这些文件系统的驱动,有的系统使用一个线性FLASH(NOR型)512KB~32MB,有的系统使用非线性FLASH(NAND型)8MB~512MB,有的两个同时使用,需要根据应用规划FLASH的分区方案。


      第七步:开发应用程序


      可以放入根文件系统中,也可以放入YAFFS、JFFS2文件系统中,有的应用不使用根文件系统,直接将应用程序和内核设计在一起,这有点类似于μC/OS-II的方式。


      第八步:烧写内核


      根文件系统和应用程序,发布产品。
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    嵌入式系统的概念:

    以应用为中心,以计算机技术为基础,且软硬件可裁减,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

    嵌入式系统与普通PC机的对比:

    软件上的对比:

    名称

    嵌入式系统

    PC

    引导代码

    Bootloader引导,针对不同电路进行移植

    主板的BIOS引导,无须改动

    操作系统

    Linux、WinCE、VxWorks等,需要移植

    Windows、Linux等,无需移植

    驱动程序

    每个设备驱动针对电路板进行开发或移植,一般不能直接下载使用

    操作系统含有大多数驱动程序,或下载直接使用

    开发环境

    交叉编译

    本机编译

    仿真器

    需要

    不需要

    协议栈

    需要移植

    操作系统或第三方提供

     

    硬件上的对比:

    设备名称

    嵌入式系统

    PC

    CPU

    嵌入式处理器(ARM,MIPS,Score+)

    CPU(Intel、AMD等)

    内存

    SDRAM芯片

    SDRAM或DDR内存条

    存储设备

    Flash芯片

    硬盘

    输入设备

    触摸屏,按键

    鼠标、键盘、麦克等

    输出设备

    LCD

    显示器

    接口

    MAX232等芯片

    主板集成

    其它设备

    音频芯片、USB芯片、网卡芯片等

    主板集成或外接卡

     

    嵌入式系统的开机顺序:

    Bootloader----kernel----rootfs

    PC机的开机顺序:

    BIOS----GRUB---kernel----rootfs

     

    嵌入式系统的开发流程:

    1、  开发目标硬件系统

    选择微处理器、Flash等。

    2、  建立交叉开发环境

    安装交叉编译工具链(如arm-linux-gcc)、设置好环境变量、配置串口通信工具(如超级终端、SecureCRT等)、配置网络通信工具(如NFS)等

    3、  开发Bootloader:

    移植Bootloader,如vivi

    4、  移植Linux内核

    如Linux2.4.18内核的移植

    5、  开发根文件系统

    如cramfs文件系统的制作

    6、  开发相关的硬件驱动程序

    如LCD、网卡、GPIO等

    7、  开发上层的应用程序

    如网络、GUI开发

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  • 嵌入式系统驱动开发流程(一)

    千次阅读 2019-07-22 10:42:13
    嵌入式系统驱动开发,这里,我所专注的层次为bsp层。万事万物皆有开头,而这里关于系统bsp层的开头就“住在”start.s文件中,今天就来一探其中的究竟。 文件最开头定义的是堆栈的大小,为64k。 接下来所做的工作...

           为系统运行适配平台的cpu内核为ppc603,cpu型号为mpc8247。嵌入式系统驱动开发,这里,我所专注的层次为bsp层。万事万物皆有开头,而这里关于系统bsp层的开头就“住在”start.s文件中,今天就来一探其中的究竟。

    文件最开头定义的是堆栈的大小,为64k。

    接下来所做的工作是对核的几个关键寄存器进行初始化,如下图所示:

    图中的注释已经阐述的比较明白了,对于每种寄存器在这里就不展开具体介绍,大家如果感兴趣可以去看相关的说明手册。

    接下来,到比较关键的部分了,话不多说,先上张截图压压惊

    要熟悉start.s中的流程,还需要了解powerpc平台中的汇编语言,以上有几个指令这里还是介绍一下分别为:li 、mflr、lwz、stw。

    li:立即数加载指令,何谓立即数相当于高级语言中的常量,它是直接出现在指令中的数,不用存储在寄存器中或存储器中的数(度娘说的),所以这里, li r0, 0,意思是将r0中的值设置为0。

    mflr:Move From Link Register,取出链接寄存器的值。这里,mflr r4,意思是将链接寄存器中记录的地址放入r4中,也就是说r4中存放了函数loadrfi的地址值。

    lwz: 加载字指令(偏移地址寻址)。这里,lwz r4 , 0(r4),意思是从r4中读取4字节的数,放入r4中。r4中就有rfi的操作码了。

    stw:字存储(偏移地址寻址)。这里,stw r4,0x900(r0),意思是将r4的32位内容存储到有效地址为0x900存储器中。

    下一个部分,就我个人而言,可能是最重要的部分或者说是由于该部分的缺失使我在后面的中断调试部分浪费了较多的精力和时间。所以在适配板卡驱动的各位同仁,如若你们的中断控制器部分代码一切就为,可就是无法进入中断,可以检查一下,汇编部分关于中断的配置。

    以上是有关于中断的处理代码,接下来对以上代码进行分析。PowerPC指令为32位长,指令内仅有16位用于加载常量值,由于地址最多可达到64位,所以采用每次一段的方式载入地址,汇编程序中的@符号指示汇编程序给出了一个符号值的特殊处理形式:@highest:表示一个常量的第48-63位;@higher:表示一个常量的第32-48位;@h:16-31位;@l:0-15位。

    lis       r3, excstart@h
    ori       r3, r3, excstart@l

    将excstart地址值载入r3

    lis       r4, excend@h
    ori       r4, r4, excend@l

    将excend地址值载入r4

    subf      r5, r3, r4       //将r4-r3的值放入r5中
     li        r4, 0x2            //设置r4的值为0x2
     srw       r6, r5, r4       //将r5右移2位,放入r6
     mtctr     r6                 //加载r6中的值

    lis     r5, 0x900@h
    ori     r5, r5, 0x900@l   //将0x900放入r5
    isync                             //强制等待指令执行完毕(指的是进入0x900地址处执行的指令)

    lis      r7, 0x500@h
    ori      r7, r7, 0x500@l  //将0x500放入r7
    isync                             //强制等待指令执行完毕(指的是进入0x500地址处执行的指令)

    vector_code_install:
        lwz      r6, 0(r3)                                     //将r3中的值放入r6
        stw      r6, 0(r5)                                     //将r6中的内容放入0x900处
        stw      r6, 0(r7)                                     //将r6中的内容放入0x500处
        addi     r7, r7, 0x4                                 //将r7中的值加0x4
        addi     r5, r5, 0x4                                 //将r5中的值加0x4
        addi     r3, r3, 0x4                                 //将r3中的值加0x4
        bdnz     vector_code_install                 //跳转至vector_code_install
        sync                                                     //保证寄存器与内存的读写操作完毕

    这里的excstart和excend为发生中断时,跳转的起始地址与终止地址。

    接着看下一段,截图如下:

    li        r4, 32       //将一立即数32放入r4中
    mtctr    r4           //加载r4中的值
    li        r3, 0         //将一立即数0放入r3中

    isync                  //等待指令执行完毕

    sysALoop:
        tlbie   r3                     //将r3对应的有效地址转化无效
        addi    r3,r3,0x1000   //将r3中值加0x1000 
        bdnz    sysALoop       //跳转入sysALoop  
        sync                           //等待内存读写完毕

    说实话以上这一段汇编的具体目的是什么还是没搞明白。

    接下来的一段汇编截图如下所示:

     

    这一段与操作cache想关,注释也比较清晰就一一展开分析了。

     

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