【正文】 作系統(tǒng)主要面向消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。用戶(hù)的任務(wù)可能有時(shí)間和精度的要求，因此，有些應(yīng)用軟件需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持，但在簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合下不許專(zhuān)門(mén)的操作系統(tǒng)。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)的可靠性，嵌入式系統(tǒng)的軟件一般都在固化的存儲(chǔ)器中。3)系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。隨著嵌入式應(yīng)用的深入和普及，接觸到的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，嵌入式軟件也越來(lái)越復(fù)雜。(2)實(shí)時(shí)性好。當(dāng)然，隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)展，有些系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求也并不是很高，例如近年來(lái)發(fā)展速度比較快的手持式計(jì)算機(jī)、掌上電腦等。但是，這樣做勢(shì)必會(huì)提高產(chǎn)品的成本。由于有些嵌入式系統(tǒng)所承擔(dān)的計(jì)算任務(wù)涉及產(chǎn)品質(zhì)量、人身設(shè)各安全、國(guó)家機(jī)密等重大事務(wù)，加之有些嵌入式系統(tǒng)的宿主對(duì)象要工作在無(wú)人值守的場(chǎng)合，例如危險(xiǎn)性高的工業(yè)環(huán)境中、內(nèi)嵌有嵌入式系統(tǒng)的儀器儀表中、在人際罕至的氣象檢測(cè)系統(tǒng)中以及為偵察敵方行動(dòng)的小型智能裝置中等。當(dāng)然也是為了降低系統(tǒng)的功耗，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般不存儲(chǔ)于磁盤(pán)等載體中，而都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片系統(tǒng)的存儲(chǔ)器之中。例如，將微型計(jì)算機(jī)經(jīng)電氣加固和機(jī)械加固，并配置各種外圍接口電路，安裝到大型艦船中構(gòu)成自動(dòng)駕駛儀或輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 盡管嵌入式系統(tǒng)起源于微型機(jī)時(shí)代，但微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位和可靠性都無(wú)法滿(mǎn)足廣大對(duì)象系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展的道路。至今，MCS51單片機(jī)仍在大量使用。 在近30年的歷史中，各種改進(jìn)的、面向具體應(yīng)用的不同品牌單片機(jī)風(fēng)起云涌，得到了廣泛應(yīng)用，但這些應(yīng)用基本上是基于硬件底層的單線(xiàn)程程序。近幾年，嵌入式設(shè)備（內(nèi)部有嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品）大量涌現(xiàn)，如手機(jī)、PDA、MP微波爐、數(shù)碼相機(jī)、機(jī)頂盒、各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。它們執(zhí)行的任務(wù)程序一般不由用戶(hù)編制。我國(guó)嵌入式計(jì)算機(jī)最早用于導(dǎo)彈控制。(5)辦公用：復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、激光照排系統(tǒng)、安全監(jiān)控設(shè)備、手機(jī)、尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、變頻空調(diào)設(shè)備、通信終端、程控交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、錄音錄像及電視會(huì)議設(shè)備、數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)等。 嵌入式微處理器由：處理器內(nèi)核、地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制類(lèi)總線(xiàn)、處理器本身的輔助支持電路（如時(shí)鐘，復(fù)位電路）、片上I/O接口電路等組成。 (2)ARM9系列微處理器 ：主要應(yīng)用無(wú)線(xiàn)設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機(jī)頂盒、高端打印機(jī)、數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。 ARM9E系列微處理器包含ARM926EJS、ARM946ES和ARM966ES三種類(lèi)型，以適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 特點(diǎn)：6級(jí)整數(shù)流水線(xiàn)，指令執(zhí)行效率更高，支持DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合支持VFP10浮點(diǎn)處理協(xié)處理器，全性能的MMU，支持多種主流嵌入式操作系統(tǒng)；主頻最高可達(dá)400MIPS，具有極低的功耗。 (6) StrongARM處理器與Xscale處理器 StrongARM處理器系列——32位RISC微處理器Intel StrongARM SA1100處理器是采用ARM 體系結(jié)構(gòu)高度集成的。它支持16位的THUMB指令和DSP指令集，已使用在數(shù)字移動(dòng)電話(huà)、個(gè)人數(shù)字助理和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等場(chǎng)合。 ARM7沒(méi)有MMU,ARM720T是沒(méi)有MMU的 ；ARM9主要包括ARM9TDMI和ARM9ES等系列，ARM9是有MMU的,ARM940T只有Memory protection unit，不是一個(gè)完整的MMU。從ARM7到ARM9這兩條指令的執(zhí)行時(shí)間減少了30％。而ARM7只有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口，它同時(shí)用來(lái)取指令和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。而且ARM9TDMI和ARM9ES并沒(méi)有對(duì)分枝指令進(jìn)行預(yù)測(cè)處理。 處理器工作狀態(tài)從程序員的角度上看，ARM920T可以工作在下面兩種工作狀態(tài)下的一種：ARM 狀態(tài)：執(zhí)行32位字對(duì)齊的ARM指令THUMB 狀態(tài)：執(zhí)行16位半字對(duì)齊的THUMB指令。進(jìn)入ARM狀態(tài) 進(jìn)入ARM狀態(tài)，可以通過(guò)執(zhí)行BX指令，并且操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位（0位）清零來(lái)實(shí)現(xiàn)。大端格式如圖21：在這種格式中，字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中，因此字節(jié)0存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)的24到31行里圖21 大端格式小端格式如圖22：與大端格式相反，在小端存儲(chǔ)格式中，低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)。 操作模式ARM920T支持7種操作模式：用戶(hù)模式(user模式)，運(yùn)行應(yīng)用的普通模式快速中斷模式(fiq模式)，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸或通道處理中斷模式(irq模式)，用于普通中斷處理超級(jí)用戶(hù)模式(svc模式)，操作系統(tǒng)的保護(hù)模式異常中斷模式(abt模式)，輸入數(shù)據(jù)后登入或預(yù)取異常中斷指令系統(tǒng)模式(sys模式)，使操作系統(tǒng)使用的一個(gè)有特權(quán)的用戶(hù)模式未定義模式(und模式)，執(zhí)行了未定義指令時(shí)進(jìn)入該模式]外部中斷，異常操作或軟件控制都可以改變中斷模式。在某一時(shí)刻存儲(chǔ)器是否可見(jiàn)，是由處理器當(dāng)前的工作狀態(tài)和工作模式?jīng)Q定的。ARM狀態(tài)寄存器系列中含有16個(gè)直接操作寄存器：R0到R15。其他時(shí)候，它可以用作一個(gè)通用寄存器。 在THUMB 狀態(tài)下，bits[0]為0同時(shí)bits[31:1]保存了PC值。用戶(hù)、中斷、異常中止，超級(jí)用戶(hù)和未定義模式都擁有2個(gè)私有寄存器，R13和R14。它們都是各個(gè)特權(quán)模式下的私有寄存器，鏈接寄存器和程序狀態(tài)寄存器(SPSRs)。與兩個(gè)存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)中的4套總線(xiàn)，程序的數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)，數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)。時(shí)鐘速度為120MHz~200MHz。常用于無(wú)線(xiàn)設(shè)備、儀器儀表、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、機(jī)頂盒設(shè)備、高端打印機(jī)及數(shù)碼相機(jī)應(yīng)用中。主流的ARM9E內(nèi)核是ARM926EJS、ARM946ES、ARM966ES等。地址空間：每組（bank）128M字節(jié)，8組共1GB空間，除bank0（16/32bit）外，所有bank都為可編程訪(fǎng)問(wèn)位寬（8/16/32bit）。所有bank訪(fǎng)問(wèn)周期可編程改變。 功能描述(1)BANK0 總線(xiàn)寬度的設(shè)置，如表32：BANK0 的數(shù)據(jù)總線(xiàn)（nGCS0）應(yīng)該被配置為 16位和 32位中的一個(gè)。例如，SRAM 中的 HCLK 與總線(xiàn)時(shí)鐘一致，SDRAM 中的 SCLK 與總線(xiàn)時(shí)鐘一致。睡眠模式下SDRAM進(jìn)入SDRAM自身刷新模式4 NandFlash和NorFlash的特點(diǎn)及比較4 NandFlash和NorFlash的特點(diǎn)及比較 NandFlash和NorFlash的特點(diǎn)NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫(xiě)入和擦除速度 大大影響了它的性能。In NandFlash器件使用復(fù)雜的I/O口來(lái)串行地存取數(shù)據(jù)，8個(gè)引腳用來(lái)傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NandFlash零售價(jià)在30元左右。 可靠性性對(duì)比NAND器件中的壞塊是隨機(jī)分布的，以前也曾有過(guò)消除壞塊的努力，但發(fā)現(xiàn)成品率太低，代價(jià)太高，根本不劃算。 壽命對(duì)比在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫(xiě)次數(shù)是一百萬(wàn)次，而NOR的擦寫(xiě)次數(shù)是十萬(wàn)次。通常我們會(huì)通過(guò)在電路板的地址線(xiàn)上做一些跳接電阻來(lái)解決這樣的問(wèn)題，針對(duì)不同容量的NorFlash。 讀寫(xiě)性能對(duì)比任何flash器件的寫(xiě)入操作都只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行。 讀操作：NOR的讀速度比NAND稍快一些。cramfs文件系統(tǒng)是只讀文件系統(tǒng)。由于時(shí)序較為復(fù)雜，所以Nand控制器一般最好集成到CPU中。在上電或重啟以后，NandFlash控制器自動(dòng)的裝載4KB的boot loader代碼。NandFlash 存儲(chǔ)器配置如表51：表51 NandFlash 存儲(chǔ)器配置 NCON0GPG13GPG14GPG150: Normal NAND0: 256Words0: 3Addr0:8bit bus width1: 512Bytes1: 4Addr1:Advance NAND0: 1Kwords0: 4Addr1: 16bit bus width1: 2Kbytes1: 5Addr例：NandFlash配置設(shè)置如表52表52 NandFlash配置部件頁(yè)大小/總大小NCON0GPG13GPG14GPG15K9S1208V0Mxxxx512Byte/512Mbit0110K9K2G16U0Mxxxx1KW / 2Gbit1011 相關(guān)寄存器配置S3c2440的NandFlash中包含的寄存器有：(1) NADN Flash 配置寄存器（NFCONF），(2) NADN Flash控制寄存器（NFCONT），(3) NADN Flash命令寄存器（NFCMMD）， (4) NADN Flash地址寄存器(NFADDR)， (5) NADN Flash數(shù)據(jù)寄存器（NFDATA）， (6) NADN Flash主數(shù)據(jù)區(qū)域 ECC寄存器（NFMECCD0/1）， (7) NADN Flash空閑區(qū)域 ECC寄存器（NFSECCD）， (8) NADN Flash操作狀態(tài)寄存器(NFSTAT)(9) NADN Flash ECC0/1 狀態(tài)寄存器（NFESTAT0/1）(10) NADN Flash 主數(shù)據(jù)區(qū)域ECC狀態(tài)寄存器（NFMECC)(11) NADN Flash 空閑區(qū)域ECC狀態(tài)寄存器（NFSECC)(12) NADN Flash 塊地址寄存器(NFSBLK amp。NAND Flash控制器支持NandFlash存儲(chǔ)器的直接訪(fǎng)問(wèn)接口。In它為L(zhǎng)inux系統(tǒng)與存儲(chǔ)器硬件之間提供了一個(gè)抽象的接口。表512 MTD設(shè)備結(jié)構(gòu)Flash硬件驅(qū)動(dòng)：遵循cFI接口標(biāo)準(zhǔn)的NorFlash驅(qū)動(dòng)位于chips目錄下；NandFlash的驅(qū)動(dòng)位于nand目錄下。塊設(shè)備則是在mtdblock．c中定義一個(gè)mtdblk_dev的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和mtdblks的指針數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)組中的mtdblk_dev與mtd_table的每一個(gè)mtd_info對(duì)應(yīng)。配置NorFlash存儲(chǔ)芯片和分區(qū)管理在Ljnux內(nèi)核的目錄下輸入make menuconfig開(kāi)始配置內(nèi)核選項(xiàng)。主要工作在下面兩個(gè)目錄中：RAM/ROM/Flash chip drivers224。使用什么型號(hào)的F1ash，選擇它就可以了，例如使用Intel的可以做如下設(shè)置：RAM/ROM/Flash chip drivers224。所以必須讓內(nèi)核知道有幾片、多少位Flash平行連接，它才能正確地對(duì)F1ash進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。K9F1208U0B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量為64MB，采用塊頁(yè)式存儲(chǔ)管理。Nand Flash有8個(gè)I/O引腳（I/O0I/O7）充當(dāng)數(shù)據(jù)、地址、命令的復(fù)用端口，它們與S3C2440微處理器的DATA0DATA7相連接。CLE(Command Latch Enable)為命令鎖存允許，與CPU的CLE相連。WE:寫(xiě)允許，與CPU的nFWE連接。封裝形式采用的是48腳的TSOP或TFBGA封裝。 NandFlash和NorFlash實(shí)物圖 S3C2440 的 board card 上有一塊CPU，一塊NandFlash，一塊NorFlash和2塊SDRAM。這種存儲(chǔ)器在斷電時(shí)將丟失其存儲(chǔ)內(nèi)容，故主要用于存儲(chǔ)短時(shí)間使用的程序。在一些對(duì)存取速度要求非常高的設(shè)備上，我們可以考慮用SRAM來(lái)替換NorFlash，并且對(duì)SRAM做如下處理以克服它掉電易失的缺點(diǎn)： 就是在SRAM的VDD引腳處反接一個(gè)4148，再接一個(gè)紐扣電池，再接地。一片SRAM數(shù)據(jù)容量為128KB(即64K16bit)。In隨著NorFlash工藝的不斷進(jìn)步，NorFlash生產(chǎn)成本不斷降低，今后也可以考慮是否能不要NandFlash，只用NorFlash，這樣可以提高運(yùn)行速度。S MANUAL[M].三星公司[3] EdukitIII S3C2440 MDK實(shí)驗(yàn)教程[M]. 深圳：英蓓特公司資料.[4] 周斌、林喜榮、, 清華大學(xué)出版社 .[5] S3C2440 Datasheet. 三星公司[6] NAND和NorFlash使用時(shí)的選擇[7] Linux MTD 源代碼分析[8] 賀云健. 嵌入式系統(tǒng)中NandFlash管理策略的研究[D].保存地點(diǎn)： 湖北工業(yè)大學(xué)，2008.[9] 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