32位嵌入式处理器应用开发ABC

随着ARM在全球范围的流行，32位的RISC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位单片机相比，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性能，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任务操作系统，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。
　　什么发生了改变
　　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。
　　第一，实时多任务操作系统（）引入32位嵌入式系统。
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调度。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调试方法。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块化和可移植化等好处，为软件的工程化管理做好准备。
　　第二，调试的硬件接口发生改变。
在开发8位处理器时，通常采用在线仿真器ICE（In-Circuit-Emulator），ICE通过插座或者相应的夹具替代CPU来进行仿真和开发工作。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接口（JTAG口）来提供调试信息，供开发者进行开发。
JTAG口通常是一个14Pin或20Pin的插座，JTAG调试器（或称JTAG仿真器）因为可直接从CPU获取调试信息而使得该产品的设计简化，从而使得价格要低于ICE。
　　第三，系统的开发方式产生变化。
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调试、软件（汇编或C语言）编程、定位引导、软件调试、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，需要有实时多任务操作系统环境，软件工程师可以同时进行应用软件包的开发和调试。在硬件调试结束时，应进行BSP（板级支持包）的设计和调试。在BSP调试通过后，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）。
　　了解你的开发所需
　　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任务操作系统。
　　目前，商用的RTOS比较多，如Linux、Nucleus、WinCE、VxWorkx等。用户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调试环境。
　　根据所选用的RTOS和编程语言（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）、连接器（Linker）、定位器（Locater）、模拟器（Simulator）和监控调试器（Monitor Debugger）作为一个整体提供给用户。这通常称为集成开发环境IDE（Integrated Development Environment）。选用IDE将给调试带来许多方便。
　　再者，要选择合适的JTAG仿真器。JTAG仿真器的一端通过JTAG连接电缆与目标板相连，另一端则与主机的调试环境相连。与主机的连接方式通常有三种。一是并口方式，一是USB口方式，另一种是网口方式。这三种方式在代码下载速度、连接方便性、调试资源共享性等方面均有所不同，用户可以根据经费、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仿真器速度的重要技术指标，越快速的JTAG仿真器，其JTAG主频也越高。