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[導讀]開發(fā)板(demo board)是用來進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的電路板,包括中央處理器、存儲器、輸入設備、輸出設備、數據通路/總線和外部資源接口等一系列硬件組件。開發(fā)板一般由嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者根據開發(fā)需求自己訂制,也可由用戶自行研究設計。開發(fā)板是為初學者了解和學習系統(tǒng)的硬件和軟件,同時部分開發(fā)板也提供的基礎集成開發(fā)環(huán)境和軟件源代碼和硬件原理圖等。常見的開發(fā)板有51、ARM、FPGA、DSP開發(fā)板。

開發(fā)板(demo board)是用來進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的電路板,包括中央處理器、存儲器、輸入設備、輸出設備、數據通路/總線和外部資源接口等一系列硬件組件。開發(fā)板一般由嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者根據開發(fā)需求自己訂制,也可由用戶自行研究設計。開發(fā)板是為初學者了解和學習系統(tǒng)的硬件和軟件,同時部分開發(fā)板也提供的基礎集成開發(fā)環(huán)境和軟件源代碼和硬件原理圖等。常見的開發(fā)板有51、ARM、FPGA、DSP開發(fā)板。

開發(fā)板概述

開發(fā)板(demo board)是用來進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的電路板,包括中央處理器、存儲器、輸入設備、輸出設備、數據通路/總線和外部資源接口等一系列硬件組件。在一般的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中,硬件一般被分成兩個平臺,一個是開發(fā)平臺(host),一個是目標平臺(target)即開發(fā)板。在此描述的開發(fā)平臺指的是使用計算機,通過傳輸的界面,例如串口(RS-232)、USB、并口、或者網絡(Ethernet)與目標平臺連接。開發(fā)板一般由嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者根據開發(fā)需求自己訂制,也可由用戶自行研究設計。開發(fā)板是為初學者了解和學習系統(tǒng)的硬件和軟件,同時部分開發(fā)板也提供的基礎集成開發(fā)環(huán)境和軟件源代碼和硬件原理圖等。常見的開發(fā)板有51、ARM、FPGA、DSP開發(fā)板。

嵌入式系統(tǒng)開發(fā),要先選定滿足自己開發(fā)所需型號CPU、FPGA、DSP,其次根據選定型號的CPU、FPGA、DSP等選擇支持選定芯片的開發(fā)板范圍。再次,優(yōu)選開發(fā)板提供的開發(fā)環(huán)境及技術支持的能力和水平。最后還要考慮開發(fā)板板子除了集成CPU、FPGA、DSP等之外,還需要較完善輸入及輸出的界面,如鍵盤和LCD,程序下載接口、內存(RAM)、FlashROM、電源模塊等。同時為了開發(fā)初期的調試方便,還會引出幾個特殊的引腳,如JTAG接口、USB和串口等,以供外接的調試模塊所使用。

當硬件及規(guī)格選定完成后,接下來就是進入最開始的系統(tǒng)開發(fā)與建立開發(fā)環(huán)境。如果項目所使用的嵌入式操作系統(tǒng)不是自己開發(fā),而是向其他廠商購買的話,大都提供集成式開發(fā)環(huán)境(IDE)與仿真器(Emulator)讓開發(fā)者可以加速整個開發(fā)的過程。當你拿到的是系統(tǒng)廠商已經移植好的操作系統(tǒng),并且確定有給予充分的相關資料之后,就可以針對自己的目標平臺做集成的動作。選定操作系統(tǒng)之后,通常都會指定開發(fā)平臺上所使用的各項開發(fā)工具,例如編譯器、連接器等。開發(fā)時需要設置的編譯參數會依據每個環(huán)境不同而有所差異。這個部分必須依據硬件規(guī)格與指示說明編譯出一個可以運行的映像文件,然后通過燒錄工具燒錄到目標平臺上。

大部分嵌入式硬件都需要某種類型的軟件進行初始化和管理。直接與一個硬件互相作用并控制這一硬件的軟件稱為設備驅動程序(device driver)。所有需要軟件的嵌入式系統(tǒng),在它們的系統(tǒng)軟件層都需要設備驅動程序軟件。設備驅動程序是初始化硬件的軟件庫,它們管理著高層軟件對硬件的訪問,它是硬件與操作系統(tǒng)、中間件和應用層之間聯(lián)絡的紐帶。具體來說,這類驅動程序包括主處理器體系結構專用的功能性驅動程序、存儲器和存儲器管理驅動程序、總線初始化和事務驅動程序、還有電路板層和主CPU層次的I/O初始化和控制驅動程序(如用于網絡、圖形、輸入設備、存儲設備、調試I/O等)。設備驅動程序通常劃分為體系結構專用(architecture-specific)設備驅動程序和通用(generic)設備驅動程序。體系結構專用設備驅動程序管理嵌入到主處理器(體系結構)中的硬件。體系結構專用驅動程序負責初始化主處理器內部的組件,這類驅動程序的具體事例包括片上存儲器、集成的存儲器管理器(MMU)和浮點硬件的驅動程序。通用設備驅動程序管理電路板上的硬件以及沒有集成到主處理器中的硬件。在一個通用設備驅動程序中,通常包含一部分體系結構專用的源代碼,因為主處理器是中央控制單元,要訪問電路板上的任何組件通常都要經過主處理器。然而,通用驅動程序也可以管理不被特定的處理器所專用的板級硬件,這就意味著一個通用驅動程序可以配置應用到許多體系結構中去,只要該結構中包含該驅動程序對應的硬件。通用驅動程序包含初始化和管理對電路板上剩余主要組件進行訪問的代碼,這些主要組件包括板級總線(I2C、PCI、PCMCIA等)、片外存儲器(控制器、2級以上高速緩存、閃存等)和片外I/O(以太網、RS-232、顯示器、鼠標等)。

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