32位嵌入式處理器與8位處理器應用開發的區別
32位的RISC嵌入式處理器已經成為嵌入式應用和設計的主流。與國內大量應用的8位單片機相比，32位的嵌入式 CPU有著非常大的優勢，它為嵌入式設計帶來豐富的硬體功能和額外的性能，使得整個嵌入式系統的升級只需通過軟體的升級即可實現。而8位處理器通常受到的 64K軟體限制也不存在了，設計者幾乎可以任意選擇多任務作業系統，並將應用軟體設計得複雜龐大，真正體現“硬體軟體化”的設計思想。那麼32位嵌入式處理器與8位處理器應用開發的區別體現在哪裡呢?跟yjbys小編一起來看看!
什麼發生了改變
目前，國內熟悉8位處理器開發的工程師非常多，開發工具和手段也很豐富，並且價格較低。而32位處理器的開發與8位處理器的開發則有著許多明顯的不同。
第一，實時多任務作業系統(RTOS)引入32位嵌入式系統。
由於32位CPU的資源豐富，指令集相對龐大，而且，系統軟體比較複雜，所以，通常在開發時要選用相應的RTOS來對應用軟體中的各個任務進行調度。軟體設計工程師需要學習全新的RTOS技術，掌握底層軟體、系統軟體和應用軟體的設計和調試方法。這對於開發者來說是一個新的挑戰。
當然，RTOS的引入，也將給嵌入式開發商帶來軟體的模塊化和可移植化等好處，為軟體的工程化管理做好準備。
第二，調試的硬體接口發生改變。
在開發8位處理器時，通常採用在線仿真器ICE(In-Circuit-Emulator)，ICE通過插座或者相應的夾具替代CPU來進行仿真和開發 工作。而對於32位嵌入式處理器來說，因其過高的時鐘頻率(50MHZ 至400MHZ以上)和複雜的封裝形式(如BGA)導致ICE很難勝任開發工具的 工作。CPU廠商藉助於邊界掃描接口(JTAG口)來提供調試信息，供開發者進行開發。
JTAG口通常是一個14Pin或20Pin的插座，JTAG調試器(或稱JTAG仿真器)因為可直接從CPU獲取調試信息而使得該產品的設計簡化，從而使得價格要低於ICE。
第三，系統的開發方式產生變化。
對於一個8位的系統開發來說，設計者只需按照硬體設計及調試、軟體(彙編或C語言)編程、定位引導、軟體調試、系統聯調等過程來進行即可，應用軟體的開發通常在硬體之後，且應用軟體包是不能通用的。
對於一個32位的嵌入式系統則不同。在硬體設計開發的同時，需要有實時多任務作業系統環境，軟體工程師可以同時進行應用軟體包的開發和調試。在硬體調試 結束時，應進行BSP(板級支持包)的設計和調試。在BSP調試通過後，方可進行系統軟體和應用軟體的聯調。通常應用軟體的開發可以單獨進行。更換 CPU 或硬體平台後，應用軟體包是通用的(要基於同樣的RTOS)。
那麼，開發一個32位的嵌入式系統需要哪些工具和環境呢?
首先需要選擇一個合適的多任務作業系統。
目前，商用的RTOS比較多，如Linux、Nucleus、WinCE、VxWorkx等。用戶可根據系統的技術要求和商業要求，選擇合適的一種。
另外，要選擇相應的編譯工具和調試環境。
根據所選用的RTOS和程式語言(C或C++)來確定要使用的編譯器。對於ARM系列CPU來說，比較常見的有arm公司的SDT和ADS，以及免費的GNU等。
許多廠商將編譯器(Compiler)、連接器(Linker)、定位器(Locater)、模擬器(Simulator)和監控調試器 (Monitor Debugger)作為一個整體提供給用戶。這通常稱為集成開發環境 IDE(Integrated Development Environment)。選用IDE將給調試帶來許多方便。
再者，要選擇合適的JTAG仿真器。JTAG仿真器的一端通過JTAG連接電纜與目標板相連，另一端則與主機的調試環境相連。與主機的連接方式通常有三種。一是並口方 式，一是USB口方式，另一種是網口方式。這三種方式在代碼下載速度、連接方便性、調試資源共享性等方面均有所不同，用戶可以根據經費、技術方案要求、主 機環境等實際情況來選擇。另外，JTAG的主頻也是影響 JTAG仿真器速度的重要技術指標，越快速的JTAG仿真器，其JTAG主頻也越高。
與ICE開發方式相似，JTAG仿真器也提供邏輯追蹤功能，以確保硬體調試和軟硬體聯調的順利進行。該功能需要增加額外的費用，因而建議只在進行複雜的系統級開發項目中選購。
好的JTAG仿真器還應該支持任務級調試。其調試環境除具有豐富的調試功能，良好的'調試介面外，還應該能夠“認識”各種不同類型的RTOS。這樣，用戶 在進行基於RTOS的軟體調試時，能夠直接對各種任務進行操作。如果JTAG仿真器不能支持任務的調試，那麼，將給軟體開發工程師帶來諸多不便，影響開發 進度。
32位嵌入式系統的開發過程中存在其特有的技術難點，因此開發者對其要有充分的心理準備並做出相應的對策。
BSP的開發和調試 在硬體調試完成後，就需要進行實時作業系統(RTOS)的移植。其中最主要的就是BSP的開發和調試。在整個嵌入式系統中，應用軟 件通過對系統軟體的調用來完成各種應用功能。而系統軟體則是通過BSP來完成與硬體設備的握手連接。所以，BSP的性能將影響整個系統的可靠性。
由於作業系統(RTOS)廠商提供的開發環境的建立，是基於BSP的正常工作，只有在BSP工作正常後，用戶才能“看到”整個系統硬體資源。因此，在此之前，用戶對BSP的調試幾乎是在“盲目”中進行的。BSP的開發調試有時要花費一至兩個月甚至更長的時間。
解決的辦法似乎不多。一是提高工程師的水平，在CPU的掌握、目標板硬體及周邊驅動設備的熟悉、深入了解作業系統(RTOS)的工作機制、系統的資源配置等方面加強學習;另外，要選用好的JTAG仿真器或其它工具。
應用軟體的並行開發 由於越來越強烈的快速上市要求，嵌入式系統的開發周期越來越短。這就必然要求在硬體開發的同時，能夠進行軟體的開發。一方面，用戶 可以在一塊標準的評估板上來開發一部分軟體，待實際目標板硬體和BSP完成後，再進行系統級的調試和開發。另一方面，用戶可以藉助實時作業系統 (RTOS)廠商提供的虛擬環境來進行軟體開發調試，要開發和調試的軟體幾乎不受任何限制。待實際硬體平台完成後，只須重新編譯連接，即可下載到目標上運 行。注意在選用RTOS時，增加該工具環境。
32位的RISC嵌入式處理器已經成為嵌入式應用和設計的主流。與國內大量應用的8位單片機相比，32位的嵌入式 CPU有著非常大的優勢，它為嵌入式設計帶來豐富的硬體功能和額外的性能，使得整個嵌入式系統的升級只需通過軟體的升級即可實現。而8位處理器通常受到的 64K軟體限制也不存在了，設計者幾乎可以任意選擇多任務作業系統，並將應用軟體設計得複雜龐大，真正體現“硬體軟體化”的設計思想。那麼32位嵌入式處理器與8位處理器應用開發的區別體現在哪裡呢?跟yjbys小編一起來看看!
什麼發生了改變
目前，國內熟悉8位處理器開發的工程師非常多，開發工具和手段也很豐富，並且價格較低。而32位處理器的開發與8位處理器的開發則有著許多明顯的不同。
第一，實時多任務作業系統(RTOS)引入32位嵌入式系統。
由於32位CPU的資源豐富，指令集相對龐大，而且，系統軟體比較複雜，所以，通常在開發時要選用相應的RTOS來對應用軟體中的各個任務進行調度。軟體設計工程師需要學習全新的RTOS技術，掌握底層軟體、系統軟體和應用軟體的設計和調試方法。這對於開發者來說是一個新的挑戰。
當然，RTOS的引入，也將給嵌入式開發商帶來軟體的模塊化和可移植化等好處，為軟體的工程化管理做好準備。
第二，調試的硬體接口發生改變。
在開發8位處理器時，通常採用在線仿真器ICE(In-Circuit-Emulator)，ICE通過插座或者相應的夾具替代CPU來進行仿真和開發 工作。而對於32位嵌入式處理器來說，因其過高的時鐘頻率(50MHZ 至400MHZ以上)和複雜的封裝形式(如BGA)導致ICE很難勝任開發工具的 工作。CPU廠商藉助於邊界掃描接口(JTAG口)來提供調試信息，供開發者進行開發。
JTAG口通常是一個14Pin或20Pin的插座，JTAG調試器(或稱JTAG仿真器)因為可直接從CPU獲取調試信息而使得該產品的設計簡化，從而使得價格要低於ICE。
第三，系統的開發方式產生變化。
對於一個8位的系統開發來說，設計者只需按照硬體設計及調試、軟體(彙編或C語言)編程、定位引導、軟體調試、系統聯調等過程來進行即可，應用軟體的開發通常在硬體之後，且應用軟體包是不能通用的。
對於一個32位的嵌入式系統則不同。在硬體設計開發的同時，需要有實時多任務作業系統環境，軟體工程師可以同時進行應用軟體包的開發和調試。在硬體調試 結束時，應進行BSP(板級支持包)的設計和調試。在BSP調試通過後，方可進行系統軟體和應用軟體的聯調。通常應用軟體的開發可以單獨進行。更換 CPU 或硬體平台後，應用軟體包是通用的(要基於同樣的RTOS)。
那麼，開發一個32位的嵌入式系統需要哪些工具和環境呢?
首先需要選擇一個合適的多任務作業系統。
目前，商用的RTOS比較多，如Linux、Nucleus、WinCE、VxWorkx等。用戶可根據系統的技術要求和商業要求，選擇合適的一種。
另外，要選擇相應的編譯工具和調試環境。
根據所選用的RTOS和程式語言(C或C++)來確定要使用的編譯器。對於ARM系列CPU來說，比較常見的有arm公司的SDT和ADS，以及免費的GNU等。
許多廠商將編譯器(Compiler)、連接器(Linker)、定位器(Locater)、模擬器(Simulator)和監控調試器 (Monitor Debugger)作為一個整體提供給用戶。這通常稱為集成開發環境 IDE(Integrated Development Environment)。選用IDE將給調試帶來許多方便。
再者，要選擇合適的JTAG仿真器。JTAG仿真器的一端通過JTAG連接電纜與目標板相連，另一端則與主機的調試環境相連。與主機的連接方式通常有三種。一是並口方 式，一是USB口方式，另一種是網口方式。這三種方式在代碼下載速度、連接方便性、調試資源共享性等方面均有所不同，用戶可以根據經費、技術方案要求、主 機環境等實際情況來選擇。另外，JTAG的主頻也是影響 JTAG仿真器速度的重要技術指標，越快速的JTAG仿真器，其JTAG主頻也越高。
與ICE開發方式相似，JTAG仿真器也提供邏輯追蹤功能，以確保硬體調試和軟硬體聯調的順利進行。該功能需要增加額外的費用，因而建議只在進行複雜的系統級開發項目中選購。
好的JTAG仿真器還應該支持任務級調試。其調試環境除具有豐富的調試功能，良好的'調試介面外，還應該能夠“認識”各種不同類型的RTOS。這樣，用戶 在進行基於RTOS的軟體調試時，能夠直接對各種任務進行操作。如果JTAG仿真器不能支持任務的調試，那麼，將給軟體開發工程師帶來諸多不便，影響開發 進度。
32位嵌入式系統的開發過程中存在其特有的技術難點，因此開發者對其要有充分的心理準備並做出相應的對策。
BSP的開發和調試 在硬體調試完成後，就需要進行實時作業系統(RTOS)的移植。其中最主要的就是BSP的開發和調試。在整個嵌入式系統中，應用軟 件通過對系統軟體的調用來完成各種應用功能。而系統軟體則是通過BSP來完成與硬體設備的握手連接。所以，BSP的性能將影響整個系統的可靠性。
由於作業系統(RTOS)廠商提供的開發環境的建立，是基於BSP的正常工作，只有在BSP工作正常後，用戶才能“看到”整個系統硬體資源。因此，在此之前，用戶對BSP的調試幾乎是在“盲目”中進行的。BSP的開發調試有時要花費一至兩個月甚至更長的時間。
解決的辦法似乎不多。一是提高工程師的水平，在CPU的掌握、目標板硬體及周邊驅動設備的熟悉、深入了解作業系統(RTOS)的工作機制、系統的資源配置等方面加強學習;另外，要選用好的JTAG仿真器或其它工具。
應用軟體的並行開發 由於越來越強烈的快速上市要求，嵌入式系統的開發周期越來越短。這就必然要求在硬體開發的同時，能夠進行軟體的開發。一方面，用戶 可以在一塊標準的評估板上來開發一部分軟體，待實際目標板硬體和BSP完成後，再進行系統級的調試和開發。另一方面，用戶可以藉助實時作業系統 (RTOS)廠商提供的虛擬環境來進行軟體開發調試，要開發和調試的軟體幾乎不受任何限制。待實際硬體平台完成後，只須重新編譯連接，即可下載到目標上運 行。注意在選用RTOS時，增加該工具環境。
收藏