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嵌入式Linux 介绍与使用,内容导航,嵌入式系统概述,ARM概述,嵌入式Linux概述,Mini6410/Tiny6410开发板,软硬件环境搭建,引子,什么是嵌入式系统?,定义,嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁减，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。,区别,嵌入式系统与一般PC系统有何区别？,区别,成本,更加关注成本,功耗,大多有功耗约束,系统资源,系统资源比PC少的多,运行环境,经常在极端的环境下运行,针对应用,嵌入式系统专用于特定的应用,处理器,使用多种类型的处理器和处理器体系结构,开发工具,需要专用工具和方法进行开发设计,数量,远远超过PC,热门应用,家庭信息网络,移动计算设备,网络设备,交通电子设备,医疗仪器,工控设备,应用领域,应用领域,数字世界,发展历史,20 世纪70 年代：单片机 20 世纪80 年代：嵌入式操作系统 20 世纪90 年代：实时多任务操作系统,嵌入式系统构架,嵌入式(微)处理器 外围硬件设备(板载硬件) 嵌入式操作系统 嵌入式应用程序,嵌入式系统架构,硬件架构,嵌入式处理器,嵌入式微控制器(MCU) 嵌入式微处理器(MPU) 嵌入式DSP处理器(EDSP) 嵌入式片上系统(SOC),嵌入式处理器,流行的嵌入式微处理器 ARM PowerPC MIPS,ARM,ARM，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器 的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前ARM微处理器，已遍及工 业控制、消费类电子产品、通信系 统、网络系统、无线系统等各类产 品市场，ARM技术正在逐步渗入到 我们生活的各个方面。,MIPS,MIPS 系列微处理器最初是在上世纪80年代由美国斯坦福大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的，目前其使用率仅次于ARM。 MIPS应用领域覆盖游戏机、路由器、掌上电 脑等各个方面。MIPS的系统结构及设计理念 比较先进，在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。,PowerPC,PowerPC处理器品种很多，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务器到桌 面计算机系统，从消费类电子产品到大 型通信设备，无所不包。,嵌入式操作系统,嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台。嵌入式系统具有操作系统的最基本的功能: 进程调度 内存管理 设备管理 文件管理 操作系统接口(API调用) 嵌入式操作系统具有的特点: 可裁减,可配置。 有一定的实时性。,嵌入式操作系统,嵌入式操作系统,Embedded OS,Vxworks:,嵌入式Linux：,WinCE:,美国WindRiver公司于1983年开发，具有可靠、实时、可裁减特性。,近年来，Linux在嵌入式领域异军突起。,支持具有丰富应用程序和服务的32位嵌入式系统。,ARM,什么是ARM? ARM（Advanced RISC Machines） 既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。 市场份额 手机处理器90%的市场份额 上网本处理器30%的市场份额 平板电脑处理器80%的市场份额,ARM,1990年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP） 核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系 统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。,ARM,ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。,ARM,据最新统计，全球有103家巨型IT公司在采用ARM技术，20家最大的半导体厂商中有19家是ARM的用户，包括德州仪器，意法半导体，Philips，Intel等。ARM系列芯片已经被广泛的应用于移动电话、手持式计算机以及各种各样的嵌入式应用领域，成为世界上销量最大的32位微处理器。,ARM,ARM,发展历程,第一片ARM处理器是1983年10月到1985年4月间在位于英国剑桥的Acorn Computer公司开发 。 1990年，为广泛推广ARM技术而成立了独立的公司 。 20世纪90年代， ARM快速进入世界市 场 。,发展历程,在ARM的发展历程中，从ARM7开始，ARM被普遍认可和广泛使用 。 1995年 StrongARM 问世 。 XScale是下一代StrongARM芯片的发展基础 。 ARM10TDMI是ARM处理器核中的高端产品 。 ARM11是ARM家族中性能最强的一个系列 。,发展历程,最近10多年来ARM技术的突出成果表现在： ARM9 、ARM10 、Strong-ARM 和ARM11 等系列处理器的开发，显著地提高了ARM的性能，使得ARM技术在面向高端数字音、视频处理等多媒体产品的应用中更加广泛； 更好的软件开发和调试环境，加快用户产品开发； 更为广泛的产业联盟使得基于ARM的嵌入式应用领域更加广阔；,发展历程,应用领域,Samsung ML5100A,HP Jornado 820,Lexmark Z52 Color Jetprinter,Nintendo Gameboy Advance,Iomega HipZip,Nokia Mediamaster,HP CapShar,Ericsson R380,Diamond Multimedia Rio 600,应用领域,1、工业控制领域： 基于ARM核的微控制器不但占据了高端微控制器市场的大部分份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高 性价比，向传统的8位/16位微控制器（单片 机）提出了挑战。 2、无线通讯领域： 目前已有超过85%的无线通讯设备采用 了ARM技术, ARM以其高性能和低成本, 在该领域的地位日益巩固。,应用领域,3、网络应用： 随着宽带技术的推广,采用 ARM技术的ADSL芯片正逐步 获得竞争优势。此外，ARM在 语音及视频处理上行了优化,并 获得广泛支持，也对DSP的应 用领域提出了挑战。 4、消费类电子产品： ARM技术在目前流行 的数字音频播放器、数 字机顶盒和游戏机中得 到广泛采用。 5、成像和安全产品： 现在流行的数码相机和打印机中绝大 部分采用ARM技术。 除此以外，ARM微处理器及技术还应 用到许多不同的领域，并会在将来取 得更加广泛的应用。,特点,1、体积小、低功耗、低成本、高性能 2、支持Thumb（16位）/ARM（32位） 双指令集,能很好的兼容8位/16位器件 3、大量使用寄存器,指令执行速度更快 4、寻址方式灵活简单,执行效率高,系列, ARM7系列 ARM9系列 ARM9E系列 ARM10E系列 ARM11系列 SecurCore系列 Inter的Xscale Inter的StrongARM,ARM7,ARM7系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、 移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。 ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核： ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、 ARM7EJ。其中,ARM7TMDI是目前使用最广 泛的32位嵌入式RISC处理器,属低端ARM处理 器核。,ARM9,ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高 端打印机、数字照相机和数字摄像机 等。ARM9系列微处理器包含 ARM920T、ARM922T和ARM940T三种 类型。,ARM9E,ARM9E系列微处理器为综合处理器, 提供了增强的DSP处理能力,很适合于那些需要同时使用 DSP和微控制器的应用场合，如下一代无线设 备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储 设备和网络设备等领域。ARM9E系列微处理 器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和 ARM966E-S三种类型。,ARM10E,ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点,由于采用了新的体系结构，与同等的ARM9器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近50，同时 ARM10E系列微处理器采用了先进的节能方式，使其功耗极低。ARM10E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信 和信息系统等领域。ARM10E系列微处理器包含 ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三种类型。,ARM11,ARM11,ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它在性能上展示了巨大的提升，首先推出350M-500MHz时钟频率的内核，在未来将上升到1GHz时钟频率。 ARM11处理器在提供高性能的同 时，也允许在性能和功耗间做权衡以满足某些特殊应 用，通过动态调整时钟频率和供应电压，开发者完全 可以控制这两者的平衡。ARM11系列主要有 ARM1136J，ARM1156T2和ARM1176JZ（iphone） 三个型号。,Xscale,Xscale 处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案，是一款全性能、高性价比、低功耗的处理器。它已使用在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。Xscale 处理器是Inter目前主要推广的一款ARM微处理器。,StrongARM,Inter StrongARM 处理器是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC微处理器。它融合了Inter公司的设计和处理技术以及ARM体系结 构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4体 系结构、同时采用具有Intel技术优点的体系结构。 Intel StrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择，已成功应用于多家公司的掌上电脑系列产品。,mini2440,mini2440是国内开发板第一品牌友善之臂旗下的一款性价比很高的ARM开发板，它采用 Samsung S3C2440 微处理器，并采用专业 稳定的CPU 内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性。mini2440 的PCB 采用沉金工艺的四层板设计，专业等长布线，保证关键信号线的信号完整性，生产采用机器贴片，批量生产。,mini2440,micro2440,硬件资源,1. CPU 处理器 - Samsung S3C2440A，主频400MHz，最高533Mhz 2. SDRAM 内存 - 在板64M SDRAM - 32bit 数据总线 - SDRAM 时钟频率高达100MHz,硬件资源,3. FLASH 存储 - 128M Nand Flash, 掉电非易失 - 2M Nor Flash，掉电非易失 4. LCD 显示 - 标准配置为NEC 256K 色240x320/3.5 英寸TFT 真 彩液晶屏，带触摸屏； - 板上引出一个12V 电源接口，可以为大尺寸TFT 液晶的12V CCFL 背光模块(Inverting) 供电。,硬件资源,5. 接口 - 1 个100M 以太网RJ-45 接口(采用DM9000 网络芯片) - 3 个串行口 - 1 个USB Host - 1 个USB Slave 接口 - 1 个SD 卡存储接口 - 1 路立体声音频输出接口，一路麦克风接口 - 1 个2.0mm 间距10 针JTAG 接口 - 4 USER Leds,硬件资源,5. 接口 - 6 USER buttons - 1个PWM