基于EP7312的嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

1 前言

所謂嵌入式系統(tǒng)，即將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)硬件集成在一起的系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之即軟硬件一體化。這種系統(tǒng)具有小巧靈活p性價(jià)比高p自動(dòng)化高p實(shí)時(shí)性強(qiáng)p專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)適合應(yīng)用于人類工作與生活的各個(gè)領(lǐng)域，最為典型的應(yīng)用有機(jī)頂盒p數(shù)字應(yīng)用pWebTVpATM/POS機(jī)p多媒體手機(jī)p袖珍電腦p車載導(dǎo)航器p航空電子等等。嵌入式技術(shù)已經(jīng)深入人類生活和工作的方方面面，在娛樂，軍事方面也有強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。

全球有四大操作系統(tǒng)：WinCEpPalm OSpEPoc和Linux以穩(wěn)定p高效p易制定p易裁減p硬件支持廣泛的特點(diǎn)，結(jié)合其免費(fèi)p開源的特征在嵌入式操作系統(tǒng)中的地位越來越重要。越來越多的嵌入式，包括PDAp機(jī)頂盒pWAP手機(jī)等系統(tǒng)不僅僅要求高性能高可靠性的圖形顯示界面支持，而且要求提供全功能的Web瀏覽器。包括HTML支持,JavaScripe支持，甚至包括Java虛擬機(jī)的支持。本文所介紹的系統(tǒng)是一個(gè)擁有圖形界面，支持嵌入式瀏覽器的ARM Linux系統(tǒng)。

2嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于EP7312的嵌入式系統(tǒng)分為軟件和硬件兩大部分。硬件是自主開發(fā)的EB7312-B嵌入式開發(fā)系統(tǒng)。軟件由ARM LinuxpMicrowindows和ViewML三部分組成。如圖1。

圖1 嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 EB7312-B

EB7312-B所采用的CPU是Cirrus Logic公司出品的EP7312。EP7312由一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集微控制器及片上外圍所組成，是專門用于PDApInternet設(shè)備p移動(dòng)電話和手持設(shè)備等設(shè)計(jì)成超低功耗和高性能的微處理器。EB7312-B的核心邏輯部是ARM720T處理器，由ARM7TCMI CPU核模塊p內(nèi)存管理單元p寫緩沖器模塊和8K獨(dú)立的指令數(shù)據(jù)高速緩存組成。內(nèi)存管理單元兼容WinCE和Linux。其他功能塊有內(nèi)存控制器;48KB的片上SRAM.(LCD控制器和一般應(yīng)用共用); 內(nèi)存32MB SDRAM，16MB Flash;兩個(gè)全雙工的UART(16550型);10M以太網(wǎng)卡CS8900A;彩色320X240 LCD，EP7312本身并不直接支持彩色LCD，它是通過微小的外部邏輯和對(duì)LCD驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)輕微的改動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)彩色的支持; 83鍵ASCII鍵盤。

圖2 ViewML體系結(jié)構(gòu)

2.2 ARM Linux

ARM Linux是一個(gè)將Linux內(nèi)核移植到各種基于ARM處理器的目標(biāo)系統(tǒng)的項(xiàng)目。由Russell Kingrmk@arm.linux.org.uk主持。已經(jīng)為超過100多種不同的目標(biāo)系統(tǒng)成功完成了移植工作。這里所移植的Linux內(nèi)核是Linux-2.4.24,ARM Linux補(bǔ)丁是2004年2月發(fā)布的Linux-2.4.24-vrs1。在移植過程中，重點(diǎn)工作是啟動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)和ARM Linux下針對(duì)具體的硬件環(huán)境楨緩沖設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。

啟動(dòng)程序的主要步驟為：設(shè)置入口指針，設(shè)置中斷向量，設(shè)置和初始化RAM，初始化至少一個(gè)竄行端口，檢測(cè)CPU類型，初始化堆棧和寄存器，初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)，設(shè)置內(nèi)核相關(guān)列表，呼叫內(nèi)核鏡像。需要特別注意的是在設(shè)置CPU寄存器時(shí)，r¬0 為0,r2 為檢測(cè)出的CPU型號(hào)號(hào)碼，MMU關(guān)閉，指令Catch打開，數(shù)據(jù)Catch清空后關(guān)閉。

Framebuffer是一個(gè)提供顯示內(nèi)存和顯示芯片寄存器從物理內(nèi)存映射到進(jìn)程地址空間中的設(shè)備，其驅(qū)動(dòng)程序主要依靠三個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：fb_infopfb_var_screeninfopfb_fix_screeninfo。fb_info結(jié)構(gòu)只能在內(nèi)核空間訪問，其內(nèi)部定義了struct fb_ops，結(jié)構(gòu)fb_ops的成員即framebuffer的一系列操作函數(shù)。幀緩沖設(shè)備的驅(qū)動(dòng)主要就是編寫這些接口函數(shù)。fb_var_screeninfo和fb_fix_screeninfo定義視頻板卡的硬件特性。如顯存大小p每行顯示位數(shù)p分辨率等與特定硬件相關(guān)的特性。幀緩沖驅(qū)動(dòng)程序首先調(diào)用register_framebuffer注冊(cè)一個(gè)framebuffer設(shè)備，后在Linux/drivers/video/fbmem.c中登記初始化函數(shù)。所有幀緩沖驅(qū)動(dòng)程序的ioctl調(diào)用由fbmem.c統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)。