重头开始嵌入式第四十四天（硬件 ARM裸机开发）
目录
裸机开发
一、开发背景
二、开发特点
三、开发流程
四、应用领域
使用的软件硬件
软件：keil
硬件：三星S3C2440A JTAG
开发原理
编辑
开发步骤
编辑
点亮小灯
按键控制亮灭
裸机开发
ARM 裸机开发是指在没有操作系统的情况下，直接在 ARM 处理器上进行软件开发。以下是关于 ARM 裸机开发的详细介绍：
一、开发背景
在某些特定的应用场景中，由于资源受限、对实时性要求极高或者为了追求更高的性能和效率，开发者会选择进行 ARM 裸机开发。比如一些嵌入式系统、工业控制设备、传感器节点等，不需要复杂的操作系统功能，只需要专注于特定的任务执行。
二、开发特点
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直接控制硬件
- 开发者可以直接访问和控制 ARM 处理器的各种硬件资源，如寄存器、内存、外设等。这使得开发人员能够对硬件进行精细的控制，实现高度定制化的功能。
- 例如，可以直接配置 GPIO（通用输入输出）引脚的状态，实现对外部设备的控制；或者直接读取定时器寄存器的值，实现精确的定时功能。
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高效性
- 由于没有操作系统的开销，裸机开发可以实现非常高的性能和效率。程序直接在硬件上运行，执行速度快，响应时间短。
- 对于一些对实时性要求极高的应用，如航空航天、工业自动化等领域，裸机开发能够满足严格的时间约束。
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资源占用少
- 裸机开发的程序通常比较小巧，占用的内存和存储资源较少。这对于资源受限的嵌入式设备来说非常重要，可以降低硬件成本和功耗。
- 例如，在一些小型的传感器节点中，内存和存储资源非常有限，使用裸机开发可以确保程序能够在有限的资源下正常运行。
三、开发流程
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硬件选型
- 根据应用需求选择合适的 ARM 处理器和开发板。考虑因素包括处理器性能、外设资源、功耗、成本等。
- 例如，如果应用需要高速的数据处理能力，可以选择性能较强的 ARM 处理器；如果需要连接多种外设，可以选择具有丰富外设接口的开发板。
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搭建开发环境
- 安装 ARM 开发工具链，如编译器、调试器等。常见的开发工具链有 Keil MDK、IAR Embedded Workbench 等。
- 配置开发环境，包括设置编译器选项、连接开发板等。
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编写代码
- 使用 C 语言或汇编语言编写裸机程序。程序通常包括初始化硬件、设置中断处理程序、实现主要功能逻辑等部分。
- 例如，初始化 GPIO 引脚、配置定时器、编写中断服务程序等。
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编译和调试
- 使用开发工具链对代码进行编译，生成可执行文件。
- 通过调试器将可执行文件下载到开发板上进行调试。可以设置断点、单步执行、查看寄存器和内存状态等，以便找出程序中的错误。
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优化和测试
- 对程序进行优化，提高性能和效率。可以优化代码结构、减少内存占用、提高执行速度等。
- 进行充分的测试，确保程序在各种情况下都能正常运行。测试包括功能测试、性能测试、稳定性测试等。
四、应用领域
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嵌入式系统
- 广泛应用于各种嵌入式设备，如智能家居、智能仪表、工业控制等。这些设备通常需要高度定制化的功能，并且对资源和成本有严格的限制。
- 例如，在智能家居中，通过 ARM 裸机开发可以实现对各种传感器和执行器的控制，实现智能化的家居控制功能。
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实时控制系统
- 在对实时性要求极高的系统中，如航空航天、汽车电子、工业自动化等领域，裸机开发可以确保系统的响应时间满足严格的要求。
- 例如，在汽车电子中，发动机控制系统需要对各种传感器信号进行实时处理，并及时控制发动机的运行状态，裸机开发可以提供可靠的实时控制功能。
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低功耗设备
- 对于一些低功耗的设备，如无线传感器节点、可穿戴设备等，裸机开发可以实现高效的电源管理，降低功耗，延长设备的使用寿命。
- 例如，在无线传感器节点中，通过合理的电源管理和优化程序代码，可以降低设备的功耗，延长电池的使用寿命。
总之，ARM 裸机开发是一种直接在 ARM 处理器上进行软件开发的方法，具有直接控制硬件、高效性、资源占用少等特点。它适用于一些特定的应用场景，如嵌入式系统、实时控制系统、低功耗设备等。在进行 ARM 裸机开发时，需要掌握硬件知识、编程语言、开发工具等方面的技能，并且需要进行充分的测试和优化，以确保程序的稳定性和可靠性。
使用的软件硬件
软件：keil
硬件：三星S3C2440A JTAG
三星 S3C2440A 是一款 32 位 CMOS 微控制器1。以下是关于它的详细介绍：
- 核心架构14：
- 基于 ARM920T 内核，这是一款由 Advanced RISC Machines（ARM）公司设计的 16/32 位 RISC（精简指令集）处理器。ARM920T 实现了 MMU（内存管理单元）、AMBA（高级微控制器总线架构）总线和哈佛缓存架构，具有独立的 16KB 指令高速缓存和 16KB 数据高速缓存，每个缓存的字线长度为 8。这种架构设计使得处理器能够高效地获取指令和数据，提高系统的运行效率。
- 功能特性34：
- 丰富的外设接口：
- 存储接口：外部存储器控制器可支持 SDRAM（同步动态随机存储器）控制和片选逻辑，方便与外部存储器进行连接，扩展系统的存储容量。
- 通信接口：具备 3 通道的 UART（通用异步收发传输器），其中支持 IrDA1.0（红外数据协会 1.0 标准），并且每个通道都有 64 字节的发送 FIFO（先入先出队列）和 64 字节的接收 FIFO，可满足不同的串口通信需求；还有 2 通道 SPI（串行外设接口）、1 通道 IIC（内部集成电路）总线接口（支持多主设备）以及 IIS（集成音频接口）音频编解码器接口等，方便与各种外部设备进行通信。
- 多媒体接口：AC'97 编解码器接口可用于音频处理；SD 主机接口版本 1.0 及 MMC（多媒体卡）协议版本 2.11 兼容，方便连接 SD 卡或 MMC 卡等存储设备；摄像头接口最大支持 4096×4096 像素输入，并且支持 2048×2048 像素的缩放输入，为图像采集和处理提供了支持。
- 其他接口：拥有 2 通道 USB 主机和 1 通道 USB 设备（版本 1.1），可连接 USB 设备进行数据传输；8 通道 10 位 ADC（模数转换器）和触摸屏接口，方便进行模拟信号的采集和触摸屏的控制；130 个通用 I/O 端口和 24 路外部中断源，为系统提供了丰富的输入输出和中断控制功能。
- 电源管理功能：具有正常、慢速、空闲和休眠等多种电源模式，可根据系统的运行状态灵活地选择不同的电源模式，降低系统的功耗34。
- 时钟管理：片上集成了时钟发生器和 PLL（锁相环），可提供稳定的时钟信号，并能够根据系统的需求对时钟频率进行调整。
- 丰富的外设接口：
- 应用场景：
- 由于其低功耗、高性能和丰富的功能特性，S3C2440A 被广泛应用于各种嵌入式系统中，如手持设备、智能家居、工业控制、医疗设备、汽车电子等领域25。例如，在智能家居系统中，可用于控制家电设备、采集传感器数据等；在工业控制领域，可用于监控和控制工业生产过程中的各种参数2。
总之，三星 S3C2440A 是一款功能强大、性能优异的微控制器，在嵌入式系统开发中具有重要的地位，为各种嵌入式应用提供了可靠的解决方案。
开发原理
通过C语言更改寄存器地址，以控制寄存器。
开发步骤
点亮小灯
#ifndef __LIB_H__
#define __LIB_H__#include <stdio.h>#define GPBCON (*(volatile unsigned long*)0x56000010UL)
#define GPBDAT (*(volatile unsigned long*)0x56000014UL)#define GPGCON (*(volatile unsigned long*)0x56000060UL)
#define GPGDAT (*(volatile unsigned long*)0x56000064UL) #define WTCON (*(volatile unsigned long*)0x53000000UL)
#define WTDAT (*(volatile unsigned long*)0x53000004UL)
#define WTCNT (*(volatile unsigned long*)0x53000008UL) #endif#include "led.h"void sleep(int i)
{ while(i){i--;}
}void led_init(void)
{int i;for(i=10;i<=16;i+=2){GPBCON &= ~(0x3 << i);GPBCON |= (0x1 << i);}for(i=5;i<9;i++){GPBDAT |= (0x1 << i);}
}void led_on(void)
{
int i=5;
for(i=5;i<9;i++)
{GPBDAT &= ~(0x1 << i);sleep(8000);
}
}
void led_off(void)
{
int i=5;
for(i=5;i<9;i++)
{
GPBDAT |= (0x1 << i);sleep(8000);
}
}
按键控制亮灭
void key_init(void)
{GPBCON &= ~(0x3 << 0);
}
#include "key.h"
#include "led.h"
#include "lib.h"
#include "wtdog.h"int main(void)
{ disabled_wtdog();+led_init();key_init(); while(1){if((GPGDAT & 0x1)!=0x1){GPBDAT |= 0x1;led_on(); }else{GPBDAT &= ~0x1;led_off(); }}return 0;
}