基于A(yíng)RM的快速原型化平臺的方案

1 背景介紹

在日益信息化的社會(huì )中，各種各樣的嵌入式系統已經(jīng)全面滲透到日常生活的每一個(gè)角落。嵌入式系統的功能越來(lái)越復雜，這就使得一個(gè)嵌入式系統產(chǎn)品從市場(chǎng)需求立項到方案選擇、樣機研制、定型量產(chǎn)所需要的開(kāi)發(fā)費用越來(lái)越多，所需開(kāi)發(fā)時(shí)間越來(lái)越長(cháng)。因此，高效的嵌入式系統設計方法就顯得尤為重要。

1.1 傳統的嵌入式系統設計方法

嵌入式系統開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵就是對核心部分進(jìn)行功能驗證。傳統的驗證方法是建模模擬和制作目標板評估。

通過(guò)建模來(lái)進(jìn)行功能驗證存在不足。首先就是耗時(shí)和準確性互相矛盾。建立高層次的模型需要的時(shí)間短，但是模擬不夠準確。相反，低層次的模型可以達到滿(mǎn)意的評估效果，但是建模耗時(shí)長(cháng)。其次，建模模擬是靜態(tài)的過(guò)程，不能很好地反映系統實(shí)際運行的情況。好的目標板，各部分連接已經(jīng)固定。如果需要改動(dòng)部分連接，只能重新設計制版。這樣一來(lái)就會(huì )大大延長(cháng)產(chǎn)品的上市時(shí)間，還會(huì )增加開(kāi)發(fā)費用。新推出的嵌入式系統產(chǎn)品，開(kāi)始設計時(shí)比較難把所有的技術(shù)細節考慮清楚，有時(shí)甚至是邊設計邊修改性能指標，因此直接制作專(zhuān)用的目標板原型已經(jīng)不太適合復雜的嵌入式系統產(chǎn)品的設計。

1.2 嵌入式系統模塊化設計方法

嵌入式系統設計要求做到可測性、高效性和靈活性。目前，嵌入式系統物理尺寸越來(lái)越小，功能越來(lái)越復雜。為了方便調試、維護系統，完全可測顯得極為重要。另一方面，模塊化的設計方法越來(lái)越引起人們的關(guān)注。模塊化設計方法將復雜的系統合理地劃分出不同的功能模塊，然后充分利用已有的模塊，設計新的模塊，最后將這些模塊連接起來(lái)組成目標系統。模塊化的設計方法減少全新的設計、降低開(kāi)發(fā)難度、節省開(kāi)發(fā)成本、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，是一種高效的嵌入式系統設計方法。另外，各個(gè)模塊連接的靈活性是非常重要的，它直接決定模塊的組合能力。

2 基于ARM核的快速原型化平臺

嵌入式系統硬件有如下特點(diǎn)：

1、嵌入式硬件以嵌入式處理器為核心。嵌入式處理器的種類(lèi)眾多，功能各異。

2、相對嵌入式處理器，嵌入式系統外設的種類(lèi)較少，接口標準也比較統一。

3、隨著(zhù)EDA的發(fā)展，SOC(system on chip)的應用越來(lái)越廣泛。

2.1 ARM核處理器的特點(diǎn)

ARM核處理器因為其低成本、低功耗、高性能的優(yōu)點(diǎn)廣泛應用于嵌入式系統。基于ARM核處理器是高度集成的SOC，包括ARM核和各種各樣的外設。圖1是基于ARM核處理器的常見(jiàn)結構。存儲器控制接口為外接存儲器提供了總線(xiàn)接口。該總線(xiàn)接口支持不同種類(lèi)的存儲器芯片以及不同的存儲操作。此外，還可以用該總線(xiàn)來(lái)擴展外設。片內外設包括中斷控制器.html target=_blank>控制器、OS定時(shí)器、UART、I2C、PWM和AC97等等。在這些片內外設中，有些信號是復用的，這樣做的好處是方便用戶(hù)使用。用戶(hù)如需要片內外設，只需要配置相關(guān)的寄存把片內外設連接到通用I/O即可，非常靈活，例如USB接口的服務(wù)器/客戶(hù)端。有些片內外設有專(zhuān)用的信號。用戶(hù)通過(guò)連接或者擴展這些通用I/O和專(zhuān)用I/O來(lái)使用片內外設。當片內外設不能完成目標系統的功能時(shí)，需要通過(guò)總線(xiàn)來(lái)擴展特殊的外設芯片。

圖1(ARM核處理器框圖)

圖2 (ARM核處理器的嵌入式系統的框圖)