基于ARM的嵌入式系统的研究与设计

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嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域。在工业控制领域、无线通讯领域、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品得到了更加广泛的应用。所谓系统就是要可以独立实现某些特定功能的一个产品。如果功能相对简单,那么一个嵌入式处理器带一些非常少的辅助元件就可以实现一个最小系统。最小系统就是用最少的元件组成的嵌入式处理器可以工作的系统。嵌入式系统包括硬件和软件两个方面。从硬件上讲,嵌入式最小系统包括嵌入式处理器和存储器,以及一些必要的外围器件,如晶振、电源等。从软件上讲,最小系统包括Boot Loader、操作系统、和用户程序。甚至只有简单的引导代码和用户程序的软件系统也可以称得上是最小系统。 本文研究的目的是从硬件和软件两个方面对嵌入式系统设计提供参考方案。 本文基于S3C2410微处理器和嵌入式Linux操作系统为对象,从硬件和软件两个方面研究最小系统的一般设计方法。本文首先研究S3C2410微处理器系统结构,包括流水线技术,AMBA总线结构,及存储器管理单元MMU等。在此基础上,本文首先定义了最小系统的概念,及基于ARM9的最小系统总体设计方案。在硬件设计方面,本文从电源、FLASH、内存、调试单元等几个方面分析了各种设计方法的优缺点,并给出来具体的实现方法。在软件方面,探讨了Boot Loader的概念和工作原理,Linux内核初始化过程,Linux操作系统体系结构,并重点分析了进程调度和内存管理两个核心内容。最后以声音传感器为例,介绍了驱动程序开发技术和最小系统的应用。
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