Linux如何運行于8位AVR微控制器？

它的速度有多快？

uARM肯定沒(méi)有速率守護進(jìn)程。它花了大約2個(gè)小時(shí)啟動(dòng)到BASH提示符（"init=/bin/bash"內核命令行）。然后用4個(gè)多小時(shí)啟動(dòng)整個(gè)Ubuntu（"exec init"然后登陸）。啟動(dòng)X(jué)將消耗更長(cháng)時(shí)間。有效的仿真CPU速度約為6.5KHz，這與你期望的在一個(gè)可憐的8位微控制器上仿真一個(gè)32位CPU和MMU是同等的水平。奇怪的是，一旦啟動(dòng)，該系統是有些可用的。您可以輸入一個(gè)命令，并在一分鐘之內得到答復。也就是說(shuō)實(shí)際上你是可以使用它的。比如，今天我還用它來(lái)格式化我的SD卡。這絕對不是最快的，但我覺(jué)得它可能是最便宜、最慢、最簡(jiǎn)單的手工組裝、最低的部件數量以及最低端的Linux PC。電路板是使用導線(xiàn)手工焊接的，甚至沒(méi)有使用印刷電路板（PCB）的必要。

仿真器的細節？

仿真器是相當模塊化的，允許它隨意擴展仿真其他SoC（片上系統）和硬件配置。仿真的CPU是ARMv5TE。前一段時(shí)間，我開(kāi)始進(jìn)行支持ARMv6的工作，但是一直沒(méi)有完成（從代碼中可以看出來(lái)），因為不是很需要。仿真的SoC是PXA255。由于模塊化的設計，你可以替換SoC.c文件，并使用相同的ARMv5TE核心編譯一個(gè)完整的新的SoC，或者替換核心，或者按照意愿替換外設。這是有目的的，我的意思是這個(gè)代碼也是一個(gè)關(guān)于A(yíng)RM SoC如何工作的相當整潔的范例。CPU仿真器自身的代碼并不是太整潔，那么，好吧，它是一個(gè)CPU模擬器。這是幾年前花了超過(guò)6個(gè)月的空閑時(shí)間寫(xiě)的，然后就放在一邊了。它最近復活是專(zhuān)門(mén)為了這個(gè)項目。仿真器實(shí)現了i-cache來(lái)提高速度。這給予了AVR很多幫助，使內部存儲器能夠以超過(guò)每秒5MB的速率訪(fǎng)問(wèn)，而不像我的外部RAM。我還沒(méi)有抽出時(shí)間去實(shí)現d-cache（數據緩存），但是這已經(jīng)在我的待辦事項列表上了。訪(fǎng)問(wèn)塊設備沒(méi)有被仿真為SD設備。事實(shí)證明這太慢了。取而代之的是一個(gè)準虛擬化磁盤(pán)設備（pvdisk，參見(jiàn)pvDisk.tar.bz2，GPL許可證），我編寫(xiě)的時(shí)候使用了一個(gè)無(wú)效的操作碼來(lái)調入仿真器并訪(fǎng)問(wèn)磁盤(pán)。我的鏡像中的ramdisk（虛擬磁盤(pán)）加載這個(gè)pvdisk，然后改變根目錄到/dev/pvd1。ramdisk被包含在了“rd.img”中。我使用的“機器類(lèi)型”是PalmTE2。為什么？因為我非常熟悉這款硬件，它是我見(jiàn)到的第一款PXA255機器類(lèi)型。

Hypercall（超級調用）？

有一些服務(wù)你可以通過(guò)使用一個(gè)特殊的操作碼向仿真器發(fā)出請求。在A(yíng)RM中它是0xF7BBBBBB，在Thumb中它是0xBBBB。挑選這些是由于它們所在的范圍ARM保證是未定義的。超級調用號碼通過(guò)寄存器R12被傳遞，參數通過(guò)寄存器R0-R3被傳遞，返回值被放置在R0中。
調用：

• 0 = 停止仿真
• 1 = 打印十進(jìn)制數
• 2 = 打印字符
• 3 = 獲取RAM大小
• 4 = 塊設備操作（R0 = 操作，R1 = 扇區(sector)號）。請注意，這些不寫(xiě)入仿真的RAM，它們使用另一個(gè)超級調用填充了仿真用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的仿真器內部緩沖區，一次一個(gè)字。我的意思是實(shí)現DMA，但是還沒(méi)有抽出時(shí)間去做。操作：

0 = 獲取信息（如果扇區號是0，返回扇區的數量；如果扇區號是1，以字節位單位返回扇區大?。?BR> 1 = 扇區讀取
2 = 扇區寫(xiě)入

• 5 = 塊設備緩沖區訪(fǎng)問(wèn)（R0 = 值輸入/值輸出，R1 = 字數，R2 = 如果寫(xiě)入為1，其他情況為0）

Thumb支持？

完全支持Thumb。我欺騙了一下，解碼每個(gè)Thumb指令字符串（instr）為等價(jià)的ARM指令字符串并執行，以此代替使用ARM仿真器函數。它不像它原來(lái)一樣快，但是它簡(jiǎn)單并且代碼小巧?？梢允褂?56KB的查找表，但是我感覺(jué)256KB對于微控制器的閃存來(lái)說(shuō)太大了。一些Thumb指令不能被轉換為ARM指令，它們被正確處理代替。

我想要建立一個(gè)！

用于非商業(yè)目的，你肯定可以做到這一點(diǎn)。接線(xiàn)方式如下：

• RAM的DQ0-DQ7連接AVR的C0-C7；
• RAM的A0-A7連接AVR的A0-A7；
• RAM的A8-A11連接AVR的B0-B3；
• RAM的nRAM nRAS nCAS nWE連接AVR的D7 B4 B5；
• SD的DI SCK DO連接AVR的B6 B7 D6；
• LED的read write連接AVR的D2 D3（LED的其他管腳接地）；
• 按鈕連接AVR的D4（其他管腳接地）。

RAM可以是任何30引腳的16MB的SIMM，可以運行在每64毫秒4000個(gè)周期的CAS-before-RAS刷新頻率下。我使用的（OWC）可以花幾塊錢(qián)在網(wǎng)上買(mǎi)到。原理圖顯示在這里，點(diǎn)擊它查看大圖或點(diǎn)擊這里。

源代碼？

這個(gè)代碼有點(diǎn)兒亂，但是它可以工作。點(diǎn)擊這里下載。許可證簡(jiǎn)單：用于非商業(yè)用途，只要你保留原有的許可證文件和源代碼一起，并發(fā)布所有你的改動(dòng)，那么我們都很酷！用于商業(yè)用途，請和我聯(lián)系，我們將在一些事情上達成一致。要在PC上建立仿真器并進(jìn)行嘗試輸入“make”。要運行使用“./uARM DISK_IMAGE”。要建立優(yōu)化的PC版本使用“make BUILD=opt”。要建立AVR運行的版本使用“make BUILD=avr”?，F在，它的編譯目標是ATmega1284P。要以ATmega644為編譯目標，除了要修改makefile，減少icache.h中的數字以便于i-cache足夠小來(lái)配合644內部的RAM。在歸檔文件中還包括用于1284p最終的hex文件。

啟動(dòng)過(guò)程

要在A(yíng)VR中保留代碼空間，幾乎沒(méi)有啟動(dòng)代碼存在于仿真器中。事實(shí)上，“ROM”總共50字節：8字節用來(lái)選擇Thumb模式，一些Thumb代碼要讀取SD卡的第一個(gè)扇區并跳到Thumb模式（參看embeddedBoot.c）。SD卡的MBR有另一個(gè)bootloader（在Thumb模式下寫(xiě)入）。這個(gè)bootloader看著(zhù)MBR，找到活動(dòng)分區并加載它的內容到RAM的末尾。然后，它跳到目的RAM地址+512（參看mbrBoot.c）。這里運行著(zhù)第三個(gè)，也是最大的bootloader，ELLE（參看ELLE.c）。這個(gè)bootloader重新定位了ramdisk，建立ATAGS，并調用內核。我提供了所有的二進(jìn)制文件和源代碼以便于大家能夠按照意愿制作您自己鏡像。啟動(dòng)過(guò)程會(huì )讓人回憶起PC開(kāi)機。:)包含的mkbooting.sh工具可以用來(lái)制作用于啟動(dòng)分區的工作鏡像。一個(gè)完整的磁盤(pán)鏡像？請點(diǎn)擊：第一版鏡像，第二版鏡像。

視頻

原始視頻分為幾個(gè)片段，因為我在錄像時(shí)不得不更換幾次照相機電池。然后，我把它們拼接在一起，創(chuàng )建了巨大的3個(gè)半小時(shí)時(shí)長(cháng)的視頻。視頻的未剪輯版本？點(diǎn)擊這里。然后我剪輯出有意思的部分，把它們加快了3倍（來(lái)適合YouTube視頻長(cháng)度限制）并制作了這段視頻。在視頻中可以看到一個(gè)時(shí)鐘，顯示從開(kāi)始算起消耗的時(shí)間。