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32位嵌入式处理器与8位处理器的不同之处

报价宝 来源:baojiabao.com 发布时间:2019-09-16 11:54:00 09月16日更新
报价宝综合消息32位嵌入式处理器与8位处理器的不同之处

arm处理器在全球范围的流行,32位的RISC嵌入式处理器已经成为嵌入式应用和设计的主流。与国内大量应用的8位微控制器相比,32位的嵌入式CPU有着非常大的优势,它为嵌入式设计带来丰富的硬件功能和额外的效能,使得整个嵌入式系统的升级只需通过软件的升级即可实现。而8位处理器通常受到的64K软件限制也不存在了,设计者几乎可以任意选择多工操作系统,并将应用软件设计得复杂庞大,真正体现“硬件软件化”的设计思想。

目前,国内熟悉8位处理器开发的工程师非常多,开发工具和手段也很丰富,并且价格较低。而32位处理器的开发与8位处理器的开发则有着许多明显的不同。

由于32位CPU的资源丰富,指令集相对庞大,而且,系统软件比较复杂,所以,通常在开发时要选用相应的RTOS来对应用软件中的各个任务进行排程。软件设计工程师需要学习全新的RTOS技术,掌握底层软件、系统软件和应用软件的设计和除错方法。这对于开发者来说是一个新的挑战。

当然,RTOS的引入,也将给嵌入式开发商带来软件的模组化和可移植化等好处,为软件的工程化管理做好准备。

在开发8位处理器时,通常采用线上模拟器ICE(In-Circuit-Emulator),ICE通过插座或者相应的夹具替代CPU来进行模拟和开发工作。而对于32位嵌入式处理器来说,因其过高的时钟频率(50MHZ?至400MHZ以上)和复杂的封装形式(如BGA)导致ICE很难胜任开发工具的工作。CPU厂商借助于边界扫描界面(JTAG口)来提供除错资讯,供开发者进行开发。

JTAG口通常是一个14Pin或20Pin的插座,JTAG侦错程式(或称JTAG模拟器)因为可直接从CPU获取除错资讯而使得该产品的设计简化,从而使得价格要低于ICE。对于一个8位的系统开发来说,设计者只需按照硬件设计及除错、软件(汇编或C语言)程式设计、定位引导、软件除错、系统联调等过程来进行即可,应用软件的开发通常在硬件之后,且应用软件包是不能通用的。

对于一个32位的嵌入式系统则不同。在硬件设计开发的同时,需要有实时多工操作系统环境,软件工程师可以同时进行应用软件包的开发和除错。在硬件除错结束时,应进行BSP(板级支援包)的设计和除错。在BSP除错通过后,方可进行系统软件和应用软件的联调。通常应用软件的开发可以单独进行。更换CPU?或硬件平台后,应用软件包是通用的(要基于同样的RTOS)。

那么,开发一个32位的嵌入式系统需要哪些工具和环境呢?首先需要选择一个合适的多工操作系统。目前,商用的RTOS比较多,如Linux、Nucleus、WinCE、VxWorkx等。使用者可根据系统的技术要求和商业要求,选择合适的一种。另外,要选择相应的编译工具和除错环境。

根据所选用的RTOS和程式语言(C或C++)来确定要使用的编译器。对于ARM系列CPU来说,比较常见的有arm公司的SDT和ADS,以及免费的GNU等。

许多厂商将编译器(Compiler)、联结器(Linker)、定位器(Locater)、模拟器(Simulator)和监控侦错程式(Monitor?Debugger)作为一个整体提供给使用者。这通常称为整合开发环境IDE(Integrated?Development?Environment)。选用IDE将给除错带来许多方便。

再者,要选择合适的JTAG模拟器。JTAG模拟器的一端通过JTAG连线电缆与目标板相连,另一端则与主机的除错环境相连。与主机的连线方式通常有三种。一是并口方式,一是USB口方式,另一种是网口方式。这三种方式在程式码下载速度、连线方便性、除错资源共享性等方面均有所不同,使用者可以根据经费、技术方案要求、主机环境等实际情况来选择。另外,JTAG的主频也是影响?JTAG模拟器速度的重要技术指标,越快速的JTAG模拟器,其JTAG主频也越高。

与ICE开发方式相似,JTAG模拟器也提供逻辑追踪功能,以确保硬件除错和软硬件联调的顺利进行。该功能需要增加额外的费用,因而建议只在进行复杂的系统级开发专案中选购。

好的JTAG模拟器还应该支援任务级除错。其除错环境除具有丰富的除错功能,良好的除错界面外,还应该能够“认识”各种不同型别的RTOS。这样,使用者在进行基于RTOS的软件除错时,能够直接对各种任务进行操作。如果JTAG模拟器不能支援任务的除错,那么,将给软件开发工程师带来诸多不便,影响开发进度。

32位嵌入式系统的开发过程中存在其特有的技术难点,因此开发者对其要有充分的心理准备并做出相应的对策。BSP的开发和除错?在硬件除错完成后,就需要进行实时操作系统(RTOS)的移植。其中最主要的就是BSP的开发和除错。在整个嵌入式系统中,应用软件通过对系统软件的呼叫来完成各种应用功能。而系统软件则是通过BSP来完成与硬件装置的握手连线。所以,BSP的效能将影响整个系统的可靠性。

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