ARM-Linux開發和 MCU開發的不同點 ARM-Linux的基本開發環境

針對ARM-Linux程序的開發，主要分為三類：應用程序開發、驅動程序開發、系統內核開發，針對不同種類的軟件開發，有其不同的特點。

今天我們來看看 ARM-Linux 開發和MCU開發的不同點，以及 ARM-Linux 的基本開發環境。

1. ARM-Linux 應用開發和單片機開發的不同
這里先要做一個說明，對于 ARM 的應用開發主要有兩種方式：一種是直接在 ARM 芯片上進行應用開發，不采用操作系統，也稱為裸機編程，這種開發方式主要應用于一些低端的 ARM 芯片上，其開發過程非常類似單片機，這里不多敘述。

還有一種是在 ARM 芯片上運行操作系統，對于硬件的操作需要編寫相應的驅動程序，應用開發則是基于操作系統的，這種方式的嵌入式應用開發與單片機開發差異較大。ARM-Linux 應用開發和單片機的開發主要有以下幾點不同：

（1）應用開發環境的硬件設備不同
單片機：開發板，仿真器（調試器），USB 線；

ARM-Linux：開發板，網線，串口線，SD 卡；

對于 ARM-Linux 開發，通常是沒有硬件的調試器的，尤其是在應用開發的過程中，很少使用硬件的調試器，程序的調試主要是通過串口進行調試的；但是需要說明的是，對于 ARM 芯片也是有硬件仿真器的，但通常用于裸機開發。

（2）程序下載方式不同

單片機：仿真器（調試器）下載，或者是串口下載；

ARM-Linux:串口下載、tftp 網絡下載、或者直接讀寫 SD、MMC 卡等存儲設備，實現程序下載；

這個與開發環境的硬件設備是有直接關系的，由于沒有硬件仿真器，故 ARM-Linux 開發時通常不采用仿真器下載；這樣看似不方便，其實給 ARM-Linux 的應用開發提供了更多的下載方式。

（3）芯片的硬件資源不同
單片機：通常是一個完整的計算機系統，包含片內 RAM，片內 FLASH，以及 UART、I2C、AD、DA 等各種外設；

ARM：通常只有 CPU，需要外部電路提供 RAM 以供 ARM 正常運行，外部電路提供 FLASH、SD 卡等存儲系統映像，并通過外部電路實現各種外設功能。由于 ARM 芯片的處理能力很強，通過外部電路可以實現各種復雜的功能，其功能遠遠強于單片機。

（4）固件的存儲位置不同
單片機：通常具備片內 flash 存儲器，固件程序通常存儲在該區域，若固件較大則需要通過外部電路設計外部 flash 用于存儲固件。

ARM-Linux: 由于其沒有片內的 flash, 并且需要運行操作系統，整個系統映像通常較大，故 ARM-Linux 開發的操作系統映像和應用通常存儲在外部的 MMC、SD 卡上，或者采用 SATA 設備等。

（5）啟動方式不同
單片機：其結構簡單，內部集成 flash, 通常是芯片廠商在程序上電時加入固定的跳轉指令，直接跳轉到程序入口（通常在 flash 上）；開發的應用程序通過編譯器編譯，采用專用下載工具直接下載到相應的地址空間；所以系統上電后直接運行到相應的程序入口，實現系統的啟動。

ARM-Linux：由于采用 ARM 芯片，執行效率高，功能強大，外設相對豐富，是功能強大的計算機系統，并且需要運行操作系統，所以其啟動方式和單片機有較大的差別，但是和家用計算機的啟動方式基本相同。其啟動一般包括 BIOS，bootloader，內核啟動，應用啟動等階段；

(a)啟動 BIOS: BIOS 是設備廠家（芯片或者是電路板廠家）設置的相應啟動信息，在設備上電后，其將讀取相應硬件設備信息，進行硬件設備的初始化工作，然后跳轉到 bootloader 所在位置（該位置是一個固定的位置，由 BIOS 設置）。（根據個人理解，BIOS 的啟動和單片機啟動類似，需要采用相應的硬件調試器進行固件的寫入，存儲在一定的 flash 空間，設備上電啟動后讀取 flash 空間的指令，從而啟動 BIOS 程序。）

(b)啟動 bootloader: 該部分已經屬于嵌入式 Linux 軟件開發的部分，可以通過代碼修改定制相應的 bootloader 程序，bootloader 的下載通常是采用直接讀寫 SD 卡等方式。即編寫定制相應的 bootloader,編譯生成 bootloader 映象文件后，利用工具（專用或通用）下載到 SD 卡的 MBR 區域（通常是存儲區的第一個扇區）。此時需要在 BIOS 中設置，或者通過電路板的硬件電路設置，選擇 bootloader 的加載位置；若 BIOS 中設置從 SD 卡啟動，則 BIOS 初始化結束后，將跳轉到 SD 卡的位置去執行 bootloader,從而實現 bootloader 的啟動。
Bootloader 主要作用是初始化必要的硬件設備，創建內核需要的一些信息并將這些信息通過相關機制傳遞給內核，從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態，最終調用操作系統內核，真正起到引導和加載內核的作用。

(c)啟動內核 ：bootloader 啟動完成初始化等相關工作之后，將調用內核啟動程序。這就進入了實際的操作系統相關內容的啟動了，包括相應的硬件配置，任務管理，資源管理等內核程序的啟動。

(d)啟動應用：在操作系統內核啟動之后，就可以開始啟動需要的應用，去完成真正的業務操作了。

2. Arm-Linux 基本開發環境
前面介紹了 ARM-Linux 應用開發和單片機開發的不同之處，相信你已經對 ARM-Linux 應用開發有了一個基本的認識了，下面將介紹一下 ARM-Linux 的基本開發環境。其主要包括硬件環境和軟件環境兩個部分，這里以 iMX53 和 Ubuntu 為例進行說明。

（1）硬件環境
開發板：ARM 運行的硬件環境，或者是相應項目的 ARM 電路板；

計算機：作為開發主機使用，安裝 Linux(如 Ubuntu)），或者采用虛擬機安裝 Ubuntu；

串口線：用于開發過程中采用終端進行串口調試或下載程序；

網線：用于連接 arm-board 和開發主機，實現 tftp 下載內核（程序等），通過網絡 nfs 運行程序等。

SD 卡（及讀卡器）或者其他存儲設備：用于存儲 bootloader、內核映像等，以及最終的軟件系統的存儲；開發過程中，通常用于保存 bootloader,引導系統啟動。

（2）軟件環境
Ubuntu： 作為操作系統，是整個軟件開發環境的載體，相應的開發工具都布置在此系統中。

LTIB： 這是 freescale 的提供的一個編譯工具鏈，能夠很方便的將源代碼文件編譯為適合的程序代碼，并對程序進行調試；用戶也可以通過下載源碼構建自己的編譯工具鏈。

tftp： 用于從開發主機 Ubuntu 上向 arm-board 下載內核文件、應用文件等。

nfs 網絡文件系統：用于在開發主機上建立網絡 nfs 文件根系統，arm-board 通過 nfs 網絡文件系統讀取開發主機上的虛擬根文件系統，完成系統的啟動；方便系統的開發與調試。

minicom：串口調試工具，用于在開發主機上與 arm-board 通信，實現對 arm-board 上應用程序的操作與調試；

Eclipse：集成開發環境，主要方便代碼的編輯、編譯等，也可采用 DS5，RealView 等；或者采用 gedit 進行編輯，通過 LTIB 進行編譯和管理。
責任編輯：彭菁