基于LPC2210的嵌入式Linux開(kāi)發(fā)平臺構建

摘要：本文描述了ARM7 與uCLinux 操作系統的特點(diǎn)，詳細討論了基于ARM7 與uCLinux開(kāi)發(fā)的平臺構建過(guò)程。利用構建好的開(kāi)發(fā)平臺，通過(guò)示例來(lái)說(shuō)明了基于NFS 方式的嵌入式Linux 的應用程序開(kāi)發(fā)流程，該開(kāi)發(fā)平臺將進(jìn)一步應用于放射性氣體氣溶膠連續監測系統的數據采集。

　　0 引言

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )、通信、多媒體和信息家電時(shí)代的到來(lái)，嵌入式系統在經(jīng)歷了近 20 年的發(fā)展歷程之后，進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。Linux 操作系統以其穩定性好、可靠性高、源代碼公開(kāi)、可裁剪等優(yōu)點(diǎn)已成為嵌入式領(lǐng)域的一股新興力量，具有巨大的市場(chǎng)潛力和商業(yè)價(jià)值。而ARM 處理器是目前應用的最為廣泛的嵌入式處理器架構。因此，將Linux 操作系統移植到ARM 處理器平臺上并應用于實(shí)際的產(chǎn)品是最為流行的嵌入式產(chǎn)品解決方案。

　　放射性氣體氣溶膠監測系統的數據采集與處理一般是以 8 位單片機作為控制核心，直接導致硬件電路復雜、設計和調試難度加大、集成度低、穩定性差、系統升級難度較大等缺點(diǎn)。因此，本文采用LPC2210+uCLinux 的開(kāi)發(fā)模式來(lái)設計整個(gè)監測系統的數據采集與處理模塊，能夠很好的提升整個(gè)系統的穩定性和可操作性。其中LPC2210 是基于32 位ARM7TDMI 內核的處理器，uCLinux 操作系統是開(kāi)放源代碼的嵌入式Linux 的典范之作，主要針對沒(méi)有MMU(存儲器管理單元)的處理器，具有良好的可移植性和優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )功能。

　　1 硬件平臺介紹

　　硬件平臺采用 LPC2210 為系統硬件核心開(kāi)發(fā)板，系統框圖如圖1 所示。主要包括：存儲系統、系統接口、用戶(hù)接口3 個(gè)部分。LPC2000 系列ARM7 處理器I/O 口供電電源為3.3V，內核及片內外設供電電源為1.8V，所以，系統設計為3.3V 應用系統。該系列的處理器可以使用外部時(shí)鐘源，內部PLL 電路可調整系統時(shí)鐘，使系統運行速度更快（CPU 最大操作時(shí)鐘為60MHz）。

　　該硬件平臺擴展了2MB NOR Flash 和8MB PSRAM。為了方便程序調試以及最終代碼的固化應用，使用LPC2210 外部存儲器接口的Bank0 和Bank1 地址空間。在使用uCLinux操作系統時(shí)，NOR Flash 用來(lái)存放bootloader 程序，以便于加載并引導放在NAND Flash 中的uCLinux 內核。

　　LPC2210 具有外部總線(xiàn)接口，設計電路為16 位總線(xiàn)方式對網(wǎng)卡芯片RTL8019AS 進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，即數據總線(xiàn)D0~D15 與網(wǎng)卡芯片的SD0~SD15 連接，由于RTL8019AS 工作電壓是5V，而LPC2210 的I/O 電壓是3.3V，故需在總線(xiàn)上串接470 歐的保護電阻。網(wǎng)卡芯片的Vih 最小值為2.0V，故與LPC2210 連接時(shí)不需要加電平轉換芯片。

圖 1 系統結構框圖

　　2 嵌入式Linux 開(kāi)發(fā)平臺的構建

　　本研究采用在宿主機上編寫(xiě)程序，然后通過(guò)交叉編譯生成目標平臺上可以運行的可執行文件，最后下載到目標板的特定位置運行的方法構建平臺，即通常稱(chēng)為的“宿主機+目標板”的開(kāi)發(fā)模式，如圖2 所示。目標板分別通過(guò)RS-232 串口和RJ-45 以太網(wǎng)接口與宿主機連接。

　　宿主機上需要運行 2 個(gè)窗口，即宿主機本機操作窗口和串口終端窗口。宿主機操作窗口可以是本機的操作終端，也可以是通過(guò)遠程登錄登錄到Linux 服務(wù)器的操作界面。串口終端窗口可以是Linux 下的minicom，也可以是windows 下的超級終端。目標板可以看成一臺計算機，串口終端就相當于這臺計算機的顯示器，作為人機交互界面。在宿主機編譯、鏈接后得到的可執行文件下載到目標板上運行。

圖2 嵌入式Linux 交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境