[發(fā)明專利]ARM系列微處理器的軟件體系架構(gòu)工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910057052.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN101551747A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 怯肇乾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 怯肇乾
• 主分類號(hào): G06F9/44
• 分類號(hào): G06F9/44
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明展現(xiàn)了一種嵌入式應(yīng)用軟件體系快速設(shè)計(jì)的自動(dòng)化軟件工具，主 要用于以各種ARM微處理/控制器為核心的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)軟件體系的快速 構(gòu)建，應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)過(guò)程的檢測(cè)與控制、語(yǔ)音/圖像的處理與解壓縮、儀 表儀器、家用電器、便攜式移動(dòng)通訊、個(gè)人數(shù)字助理產(chǎn)品、消費(fèi)電子、航空 航天、軍事等行業(yè)。

嵌入式應(yīng)用體系設(shè)計(jì)中，做好具體的ARM硬件體系后，就可以應(yīng)用本 軟件架構(gòu)工具快速產(chǎn)生所需的關(guān)鍵性的基于硬體的基本程序框架了，之后， 就是在此框架下編寫功能代碼了，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程得以大大地簡(jiǎn) 化，產(chǎn)品的研發(fā)周期也得以極大地縮短。

本發(fā)明，不僅可以廣泛適用于各級(jí)嵌入式軟硬件設(shè)計(jì)人員的ARM單片 機(jī)SCM(Single?Chip?Microcomputer)或FPGA(Field?Programmable?Gate Array)-SoPC(System?on?Programmale?Chip)的研發(fā)，也可以大量應(yīng)用于各類高 校/職校的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)員的實(shí)踐教育培訓(xùn)。

【背景技術(shù)】

嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，已經(jīng)滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、工業(yè)過(guò)程監(jiān)控、 交通管理、信息家電、智能家庭管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事技術(shù)、氣象探測(cè)、電 子商務(wù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)文化藝術(shù)、娛樂業(yè)以及人們的日常生活的方方面面 中，從家用洗衣機(jī)、電冰箱，到作為交通工具的自行車、小汽車，再到辦公 室里的遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)等等，處處都是可以使用嵌入式技術(shù)開發(fā)和改造的產(chǎn)品。

在各類嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品中，普遍采用的是以各種ARM微處理/控制器為 核心的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。精簡(jiǎn)指令集RSIC(Reduce?Instruction?Set?Computing) 的ARM微處理/控制器內(nèi)核，以性能優(yōu)良、可靠高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，被廣泛采 用。很多知名半導(dǎo)體廠商都推出了以各種ARM內(nèi)核為核心CPU(Central Processing?Unit)、附加各類常用外設(shè)和接口的單片高集成微處理/控制器。

嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)，主要是相關(guān)的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中重 要的嵌入式軟件體系設(shè)計(jì)中必不可少的基本設(shè)計(jì)是嵌入式軟件體系的架構(gòu)。 嵌入式軟件體系架構(gòu)，通常采用混合編程形式，以加速研發(fā)的實(shí)現(xiàn)，主要的 設(shè)計(jì)語(yǔ)言多采用C/C++，部分含有Java虛擬機(jī)的ARM微處理/控制器的主要 設(shè)計(jì)語(yǔ)言是Java。嵌入式軟件體系框架中，需要設(shè)計(jì)的程序有基本的啟動(dòng)程 序、異常/中斷處理程序、所用外設(shè)與接口的初始化配置與操作驅(qū)動(dòng)程序、主 程序文件、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核的最小選配或嵌入移植、多任務(wù)的分配 與同步/通信程序、實(shí)時(shí)監(jiān)控程序等的基于底層硬體的軟件，其中啟動(dòng)代碼部 分和實(shí)時(shí)性要求較高的部分代碼必須采用ARM指令集匯編語(yǔ)言編寫。

編制嵌入式ARM微處理/控制器軟件體系框架，必須熟悉所選ARM內(nèi) 核的構(gòu)造及其異常中斷機(jī)制、存儲(chǔ)體系構(gòu)造、ARM匯編指令集，熟悉所用 ARM系列微處理/控制器件的特點(diǎn)及其片內(nèi)模塊/外設(shè)/接口的構(gòu)造與操作，熟 悉所選嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)E-RTOS(Embedded?Real?Time?Operation?System) 的移植需求及其對(duì)底層硬體驅(qū)動(dòng)的特殊實(shí)現(xiàn)要求。這里的“熟悉”，不是一般 的所謂“了解”，而是透徹的“理解”，否則就不可能“用活”和“活用”。

ARM指令集，有基本的ARM和Thumb指令集，有增強(qiáng)的雙Thumb指 令集和浮點(diǎn)運(yùn)算指令集，更有針對(duì)不同內(nèi)核的特殊指令集。有ARM7、ARM9、 XScale等眾多ARM內(nèi)核，有Philips-NXP、Samsung、Atmel、Intel等知名 半導(dǎo)體廠商在生產(chǎn)不同類型的各種ARM微處理/控制器件。每種型號(hào)的ARM 微處理/控制器件都集成有或多或少的各類常用片內(nèi)外設(shè)或接口。各類常用的 片內(nèi)外設(shè)或接口，多達(dá)幾十個(gè)。各類常用E-RTOS，對(duì)底層硬體更有不同的 依賴和要求。

不同ARM內(nèi)核、不同半導(dǎo)體廠商、不同的具體ARM微處理/控制器件， 都有100個(gè)左右的配置、操作和狀態(tài)寄存器，復(fù)雜的ARM微處理/控制器件 則多達(dá)數(shù)百個(gè)。寄存器的二進(jìn)制位數(shù)通常為8、16或32位，每個(gè)寄存器的單 個(gè)或數(shù)個(gè)位又有不同的涵義。這些寄存器中，有些是關(guān)于ARM-CPU的，有 些是關(guān)于微處理/控制器的片內(nèi)外設(shè)和接口的。