基于ARM的嵌入式系统开发

姓名：刘建建学号：19020100192学院：电子工程学院

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1简介

随着大数据、AI技术等高科技的快速发展，嵌入式系统已广泛应用于科学研究、军事技术、工程设计、商业文化艺术、娱乐、日常生活等方面。嵌入式系统以计算机技术为基础，以应用需求为中心。它可以定制软件和硬件。它适用于对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的特殊计算机系统。嵌入式系统是一个复杂的系统，包括硬件和软件。硬件以处理器为核心设备，然后根据具体应用需求选择合适的外围设备。通常，核心设备的选择基本上决定了整个系统的软硬件架构。软件部分包括开发环境、驱动程序、操作系统、app和其他部分。整个嵌入式系统需要软件和硬件的配合来完成特定的应用功能。

2嵌入式系统硬件平台开发

嵌入式系统硬件平台一般包括处理器和外围设备。目前，嵌入式系统中使用了多种处理器，其中基于ARM的处理器占主导地位[1-2]。ARM提供ARM架构的IP核，主要包括Classic系列和Cortex系列。其产品线如图1所示。

图1 ARM架构系列产品

经典系列是ARM公司早期推出的ARM架构处理器。其中，ARM7基于ARMv3或ARMv4架构；ARM9基于ARMv5架构；ARM11基于ARMv6架构。在该系列的ARM11之后，ARM产品开始进入ARMv7架构。它们由Cortex更名，分为A、R和M三类，旨在为不同定位的市场提供服务。

Cortex-M系列处理器包括Cortex-M0、Cortex-M10+、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex.M4、Cortex M7、Cortec-M23、Cortix-M33、Cortecx-35、Cortes-M55等。该系列产品主要应用于对成本和功耗要求较高的应用场景，如低端工业控制和功耗。

Cortex-R系列处理器包括Cortex-R4、Cortex-R5、CortexR7、CortexR8、Cortex R52等。该系列处理器主要用于需要高实时性能的应用场景，如电力传输、汽车制动系统等。

Cortex-A系列处理器包括CortexA5、CortexA7、Cortex-A8、CortexA9、Cortex A15、CortexA17、CortexA32、Cortex-A34、CortexA35、Cortex A53、CortexA55、CortExA57、Cortex A65、Cortex-A72、Cortex-A73、Cortex-A 75、Cortex-Al76、Cortex-SA77等。该系列产品主要用于需要高处理器性能的应用。

在授权ARM IP核进行支付的基础上，主要制造商还开发了自己的芯片，即嵌入式微控制器。目前主流的嵌入式微控制器制造商包括ST、Microchip（Atmel）、TI、NXP（Freescale）、ST、三星等。在很大程度上，选择嵌入式开发硬件平台等同于选择嵌入式微控制器。系统中使用的微控制器类型取决于应用领域、用户要求、成本、功耗、开发难度等因素。

确定要使用的嵌入式处理器后，应根据系统要求确定外围设备的选择。系统外围设备的选择因素包括：电源系统、调试和下载接口、外围时钟电路选择、是否需要外围存储器扩展、是否需要通信接口收发器、模拟模块、其他功能模块的选择等。

3软件平台开发

3.1集成开发环境

在开发嵌入式系统之前，应选择合适的开发工具，并综合考虑开发进度和成本。一个完整的集成开发环境（IDE）需要包括编辑软件、编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、项目管理和功能库。目前，几种主流IDE包括：