3.嵌入式开发模式详解

最新推荐文章于 2024-03-25 17:23:26 发布

Rston

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分类专栏： arm裸机文章标签：交叉编译 CPU设计原理总线开发模式

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Rston/article/details/50926533

本文深入探讨嵌入式开发的两种模式，重点解析交叉编译的必要性和实现方式，以及CPU的基本组成和工作原理。CPU由寄存器、控制器和运算器构成，与Flash和DDR通过总线连接。地址总线和数据总线的角色在CPU与外部设备通信中至关重要。此外，文章还介绍了Jlink和SD卡在嵌入式开发中的作用，如程序下载、调试和启动介质。

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3.1.关于交叉编译
(1)两种开发模式：非嵌入式开发：A类机编写源代码，然后编译得到可执行程序，然后发布给A类机运行（譬如windows下桌面程序的开发流程就是典型的非嵌入式开发模式）。嵌入式开发：A类机编写源代码，然后编译得到可执行程序，发布给B类机运行（譬如说开发路由器软件，一般在A类机桌面电脑上编写源码并编译，然后交由B类机运行）。
(2)嵌入式开发的CPU比较简单，本身无法搭建开发环境，有些甚至连操作系统都没有。交叉编译可以用高性能机器为低性能机器开发软件（包括裸机程序、系统级和应用级软件）。
(3)交叉编译必须有专门的交叉编译工具链。由于可执行程序不能本地运行调试，因此必须配合一定手段（专用调试器、JTAG调试器、USB下载、串口下载、SD启动、网络共享等）将可执行程序加载到目标嵌入式设备上运行及调试。

3.2.CPU的设计原理
(1)CPU可分为三部分：寄存器（CPU里面的快速临时内存，用来存储从外部读取到CPU中数据等）、控制器（控制CPU的运行，譬如说读取指令代码，进行解码，然后执行）、运算器（进行数学运算，譬如说加、减法、乘法、左移、右移等）。
(2)构成计算机系统的三要素：CPU+Flash（相当于电脑的硬盘，用来存储程序等数据的）+DDR。Flash和DDR都通过各自的总线接口和CPU连接。程序平时在Flash中存放，它需要到内存中运行，CPU会先将Flash中的程序读到寄存器里面来，然后通过寄存器将程序放到DDR中运行。
(3)现在越来越多的外设都跑到CPU里面去形成SoC了，所以存在两种总线分别为内部总线（速度更快、抗干扰能力强）和外部总线（受限于PCB板的布线，其速度不会太高）。片内外设都是通过内部总线与CPU连接，Flash和DDR一般是通过外部总线和CPU连接（见图1）。

3.3.地址总线和数据总线
(1)CPU通过地址总线寻址，然后通过数据总线与外部设备互换信息。地址总线的位数决定CPU寻址范围；数据总线的位数决定CPU单次通信能交换的信息数量。总线的速度决定CPU和外设互换信息的速度。
(2)CPU的地址总线位数和数据总线可以不同（典型代表就是51单片机，数据总线为8位，地址总