在進行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)時，首先面臨的難題就是如何挑選一個適合自己的開發(fā)平臺。ARM系列處理器是專門針對嵌入式設備設計的，是目前構造嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的首選。本文將介紹如何挑選適合實際需要的嵌入式開發(fā)平臺，如何構建實用的開發(fā)環(huán)境，以及如何邁出嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)的第一步。
選用指南
在進行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)之前，首先必須要選擇恰當?shù)拈_發(fā)平臺。對于經驗豐富的開發(fā)者來說，當然可以自己動手組裝硬件，然后挑選合適的嵌入式Linux系統(tǒng)，將其移植到開發(fā)平臺上。但對于初學者來說，可能更好的辦法是購買硬件廠商已經做好的開發(fā)板，將精力集中在應用程序的開發(fā)上。
雖然ARM微處理器有多達十幾種的內核結構、幾十個芯片生產廠家和眾多的功能組合，但這也給廣大嵌入式開發(fā)人員在確定方案時帶來了一定的困難。客觀上講，嵌入式系統(tǒng)一般都是量身打造的。開發(fā)人員必須依據客戶需求選擇合適的軟硬件平臺，否則的話要么無法完成所要求的功能，要么就會造成資源的浪費，挑選出一個合適的方案確實很不容易。初學者在做決定時不妨借鑒下面的一些經驗。
ARM公司設計了一系列的微處理器內核結構，以適應不同應用領域的需要。如果用戶希望使用Windows CE或標準Linux等操作系統(tǒng)來減少軟件開發(fā)時間，就需要選用ARM720T以上帶有內存管理單元(MMU)的ARM芯片，如ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T等。但對于ARM7TDMI這類沒有MMU的微處理器來說，只能運行像UcLinux那樣不需要MMU支持的操作系統(tǒng)，而無法運行標準的Linux。
微處理器的工作頻率在很大程度上決定了其運算能力的高低。ARM7系列微處理器的典型處理速度為0.9MIPS/MHz，常見的ARM7芯片的系統(tǒng)主時鐘為20MHz到133MHz;ARM9系列微處理器的典型處理速度為1.1MIPS/MHz，常見的ARM9芯片的系統(tǒng)主時鐘為100MHz到233MHz;ARM10系列微處理器的典型處理速度為1.25MIPS/MHz，其時鐘頻率則可以高達400MHz。不同ARM芯片對時鐘的處理各不相同。有些芯片只有一個主時鐘頻率，而有些芯片的內部時鐘控制器則可以分別為ARM核、USB、UART和DSP等功能部件提供不同頻率。
大多數(shù)ARM微處理器片內存儲器的容量都不大，需要用戶在設計嵌入式系統(tǒng)時擴充外部存儲器。
除了ARM微處理器核之外，幾乎所有的ARM芯片都根據各自不同的應用領域擴展了相應的功能模塊，并集成在芯片之中，從而形成了片內外圍電路，如USB接口、I/O接口、RTC和LCD控制器等。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員應該盡可能運用這些外圍電路，來實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。這樣既可以簡化系統(tǒng)的設計，同時又能夠提高系統(tǒng)的可靠性。
為嵌入式系統(tǒng)挑選合適的硬件平臺是一件很復雜的工作。以上給出的只是一些基本的原則，實際應用當中還要根據情況靈活確定。筆者在展開對嵌入式Linux的研究和開發(fā)之時，經過比較和鑒別，選用了一款基于S3C4510B處理器的開發(fā)板。它是由三星公司推出的一款具有很高性價比的16/32位RISC微控制器，采用的是ARM公司提供的ARM7TDMI RISC處理器核。由于它具有高性能、低功耗等優(yōu)點，因此特別適合于對價格和功耗比較敏感的應用場合，如手持設備、網絡通信和工業(yè)控制等。
S3C4510B整個開發(fā)板的結構大致如圖1所示。
圖1 基于S3C4510B的開發(fā)板框圖
快速入門
下面就來一睹嵌入式Linux的芳容。如果用戶的開發(fā)板是由專門的硬件廠商提供的，一般來說都會預裝一個嵌入式操作系統(tǒng)，如Windows CE、Palm OS或Linux等。此處介紹的S3C4510B開發(fā)板預裝的是嵌入式Linux。我們不妨借用它來感受一下嵌入式Linux的開發(fā)方法。如果用戶的開發(fā)板是自己組裝的，或者買來時預裝的是其它的嵌入式操作系統(tǒng)，那么就需要自己動手來重新構建系統(tǒng)了。
正如前面介紹過的，在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時需要用到兩個平臺：一個是開發(fā)平臺(Host)，另一個是目標平臺(Target)。開發(fā)平臺通常用普通的PC機充當。它可以通過串行端口、并行端口和以太網等方式與目標平臺相連，從而共同構成一個嵌入式系統(tǒng)的基本開發(fā)環(huán)境。對于嵌入式Linux系統(tǒng)來說，最簡單的開發(fā)環(huán)境只需要用到宿主機、目標板和串行連接線。它們之間的連接如圖2所示。
圖2 最簡單的開發(fā)環(huán)境