【正文】 格式 ARM 體系結(jié)構(gòu)將存儲器 空間從零地址開始， ARM 體系結(jié)構(gòu)所支持的最大尋址空間為4GB。 ARM920T 內(nèi)核編程模式 （ 1） ARM 處理器的工作狀態(tài) ARM 微處理器的工作狀態(tài)一般有 ARM 狀態(tài)和 Thumb 狀態(tài)兩種，并可在兩種狀態(tài)之間切換，當(dāng) ARM 微處理器執(zhí)行 32 位的 ARM 指令集時，工作在 ARM 狀態(tài)；當(dāng) ARM 微處理器執(zhí)行 16 位的 Thumb 指令集時，工作在 Thumb 狀態(tài)。 （ 7）支持實時 (realtime)調(diào)試。 （ 5）采用 AMBA AHB 總線接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線。 （ 3）片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器（ cache）容量從 4K 字節(jié)到 1M 字節(jié)。 譯碼 Reg讀 移位 /ALU Reg寫 取指 譯碼 執(zhí)行 存儲器 寫 取指令 數(shù)據(jù)存儲器訪問 圖 ARM920T的 五 級流水線 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 9 ARM920T 的主要特點 （ 1）改進(jìn)型 ARM/Thumb 代碼交織，增強(qiáng)性乘法器設(shè)計。 （ 4）緩沖 /數(shù)據(jù)：如果需要，則訪問數(shù)據(jù)存儲器；否則 ALU 的結(jié)果只是簡單緩沖 1個始終周期，以便所有的指令具有同樣的流水線流程。 （ 2）譯碼：對指令進(jìn)行譯碼。 ARM9 采用了 5 級指令流水線，能夠?qū)⒚恳粋€指令處理分配到 5 個時鐘周期內(nèi)，也就是說在每一個時鐘周期內(nèi)同時有 5 個指令在執(zhí)行。 ARM9 系列 特性 ARM9 能夠運行在比 ARM7 更高的時鐘頻率上，處理器的整體性能也得到改善，存儲器系統(tǒng)也根據(jù)哈佛體系結(jié)構(gòu)重新設(shè)計，區(qū)分了指令總線和數(shù)據(jù)總線。 （ 2） Load/Store 指令結(jié)構(gòu) ARM 微處理器采用加載 /存儲指令用于在寄存器和存儲器之間傳送數(shù)據(jù)，加載指令用于將存儲器中的數(shù)據(jù)傳送到寄存器，存儲指令則完成相反的操作。因此，并不是所有 ARM 指令都在單一時鐘周期內(nèi)執(zhí)行的，少數(shù)指令需要多個時鐘周期。 （ 1） 指令周期 ARM 被設(shè)計為使用最少的時鐘周期來訪問存儲器，但并不是所有指令都單周期執(zhí)行。諾山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 8 依曼體系結(jié)構(gòu)； ARM9 采用 5 級流水線，采用哈佛體系結(jié)構(gòu)； ARM10 采用 6 級流水線。 ARM 處理器從 V3 結(jié)構(gòu)開始，實現(xiàn)了 32 位的地址空間，指令結(jié)構(gòu)更完善， V4 結(jié)構(gòu)增加了半字節(jié)指令的讀取和寫入操作和處理器系統(tǒng)模式， V5 結(jié)構(gòu)則提升了 ARM 和 Thumb兩種指令的交互工作能力，同時對 DSP 和 Java 指令也有了相應(yīng)的支持，最新的 V6 結(jié)構(gòu)增加了媒體指令。 ARM微處理器 ARM體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 ARM（ Advanced RISC Machines）是一種低功耗高性能的 32 位處理器，它以其體積小，低功耗，低成本，高性能等諸多優(yōu)異性能獲得了眾多處理器廠商的支持，從而得到了非常廣泛的應(yīng)用。 ● 外部接口連接。在 NAND Flash啟動模式下， 內(nèi)部的 4K Bytes BootSram被映射到 nGCS0 片選的空間；在 Nor Flash啟動模式下與 nGCS0 相連的外部存儲器 Nor Flash就被映射到 nGCS0 片選的空間。 J1 為啟動模式選擇跳線。 （ 5） 接口和資源 — 1 個 10M 以太網(wǎng) RJ—45 接口 (采用 CS8900 網(wǎng)絡(luò)芯片 ) — 3 個串行口 — 1 個 USB Host — 1 個 USB Slave B 型接口 — 1 個 SD 卡存儲接口 — 1 路立體聲音頻輸出接口，一路麥克風(fēng)接口； — 1 個 20 針標(biāo)準(zhǔn) JTAG 接口 — 4 USER Leds — 4 USER buttons — 1 個 PWM 控制蜂鳴器 — 1 個可調(diào)電阻，用于 AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換測試 — 1 個 I2C 總線 AT24C08 芯片，用于 I2C 總線測試 — 1 個 20pin 攝像頭接口 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 7 — 板載實時時鐘電池 — 電源接口 (12V)，帶電源開關(guān)和指示燈 （ 6） 系統(tǒng)時鐘源 — 12M 無源晶振 （ 7） 實時時鐘 — 內(nèi)部實時時鐘 (帶后備鋰電池 ) （ 8） 擴(kuò)展接口 — 1 個 34 pin 接口 — 1 個 44 pin 系統(tǒng)總線接口 （ 9） 操作系統(tǒng)支持 — — 開發(fā)板設(shè)置及連接 ● 跳線說明。2440 的 PCB 采用沉金工藝的四層板設(shè)計，專業(yè)等長布線，保證關(guān)鍵信號線的信號完整性。 目標(biāo)硬件平臺結(jié)構(gòu) 2440V3是一款低價實用的 ARM9開發(fā)板，是目前國內(nèi)性價比最高的一款學(xué)習(xí)板。 本論文的研究課題是基于 ARM9 的嵌入式 Linux系統(tǒng)移植。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 5 第二章 目標(biāo)平臺 在進(jìn)行嵌入式開發(fā)時，選擇合適的開發(fā)平臺是一個很重要的環(huán)節(jié)，開發(fā)板可以為用戶提供基本的底層硬件，系統(tǒng)和驅(qū)動等資源。 ARM與 Linux 在 32 位 RISC 處理器的領(lǐng)域，基于 ARM 的結(jié)構(gòu)體系在嵌入式系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用， ARM 處理器和嵌入式 Linux的結(jié)合也越來越緊密，并在嵌入式領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，早在 1994 年， Linux就可在 ARM 架構(gòu)上運行，時至今日，在各式各樣的便攜式消費類電子產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)，無線設(shè)備，汽車，醫(yī)療和存儲產(chǎn)品內(nèi)，都可以看到 ARM 與 Linux相結(jié)合的身影。此外，嵌入式微處理器在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面 相對通用計算機(jī)中的 CPU都做了各種增強(qiáng)。 嵌入式微處理器 嵌入式微處理器 (Microprocessor Unit， MPU)由通用計算機(jī)中的 CPU演變而來。Monta Vista Linux 的最新版本 Monta Vista ，它采用標(biāo)準(zhǔn) Linux內(nèi)核 ，并進(jìn)行了高度的裁剪和配置， 使其成為高穩(wěn)定性，性能突出的一款出色的嵌入式操作系統(tǒng)。 RTlinux 并沒有對 Linux 內(nèi)核作大的改動，而是利用 Linux 內(nèi)核模塊機(jī)制，采用插入模塊的方式，通過一個獨立的內(nèi)核來管理實時任務(wù)，在加載了 RTlinux 內(nèi)核之后，原來的Linux內(nèi)核就作為實時操作系統(tǒng)的一個空閑任務(wù)，僅當(dāng)沒有實時任務(wù)要運行時才執(zhí)行， Linux任務(wù)從不阻塞中斷，也不阻止其他進(jìn)程從自己的手中搶占處理機(jī)資源 RTLinux使用的關(guān)鍵技術(shù)是中斷控制硬件的軟件模仿，當(dāng) Linux使硬件中斷無效時， 實時系統(tǒng)將阻止這個請求，記錄它，然后返回 Linux。Clinux設(shè)計的目標(biāo)平臺是那些不具有內(nèi)存管理單元（ MMU）的微處理芯片，為了達(dá)到嵌入式系統(tǒng)的要求， 181。Clinux， RTlinux 和 RTAI， MontaVistaLinux，以及LynxOS 操作系統(tǒng)。 Linux還可以在沒有 MMU（ Memory Management Unit）的處理器上運行，這就使得在嵌入式領(lǐng)域沒有 MMU 的處理器得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。 （ 5） Linux是一個跨平臺的系統(tǒng)，支持多種 CPU。 （ 3） Linux的源代碼隨處可得，注釋豐富，文檔齊全，易于解決各種問題，由全世界的自由軟件開發(fā)者為嵌入式 Linux提供技術(shù)支持，網(wǎng)絡(luò)資源得天獨厚。 Linux 的內(nèi)核采用模塊化設(shè)計，模塊可以根據(jù)需要加載和卸除。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 3 （ 2）由于 Linux 是開放的操作系統(tǒng) ,比較容易實現(xiàn)產(chǎn)品定制。系統(tǒng)升級、軟件移植方便。隨著嵌入式 Linux的不斷成熟，以及其對更小尺寸和更多類型的處理器支持，使得嵌入式 Linux操作 系統(tǒng)邁入了嵌入式系統(tǒng)的主流。 嵌入式 Linux 所謂嵌入式 Linux，是指 Linux在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用。 據(jù)調(diào)查，目前已有的嵌入式操作 系統(tǒng)有兩百多種，并且隨著嵌入式領(lǐng)域的不斷發(fā)展，各種各樣的嵌入式操作系統(tǒng)還在不斷的相繼問世 ， 其中比較著名的嵌入式操作系統(tǒng)有181。 （ 6） 嵌入式系統(tǒng)本身不具備開發(fā)承載能力。 （ 4） 嵌入式系統(tǒng)不比與一般的應(yīng)用軟件 它 具有相當(dāng)長的生命周期 。 （ 2） 嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都是可定制的。 嵌入式操作系統(tǒng)的特點 目前，就普遍 的定義認(rèn)為，嵌入式操作系統(tǒng)具有以下的主要特征： （ 1） 嵌入式系統(tǒng)是面向特定應(yīng)用的。這一階段嵌入式操作系統(tǒng)的主要特點是： 兼容性好 、 內(nèi)核精小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性 ； 現(xiàn)在正在迅速發(fā)展的基于 Inter 為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，是嵌入式系統(tǒng)的趨勢 。根文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)以文件的方式管理系統(tǒng)的各種資源。 在 嵌入式移植 過程中，還需要移植合適的引導(dǎo)裝載程序（ Boot Loader） ， 引導(dǎo)裝載程序和系統(tǒng)硬件緊密相關(guān)， 它們不僅與處理器的 體系結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還 需要根據(jù)系統(tǒng)的硬件配置對引導(dǎo)裝載程序進(jìn)行配置，主要是設(shè)置處理器參數(shù)、內(nèi)存地址分配、內(nèi)存空間的映射、加載操作系統(tǒng)內(nèi)核等。 Linux具有源代碼開放、內(nèi)核穩(wěn)定高效、軟件豐富、支持處理器結(jié)構(gòu)和硬件平臺類型多、可定制性好，可移植性高等特點。這些都給予了嵌入式操作系 統(tǒng)以新的契機(jī)，尤其是 Linux操作系統(tǒng)的發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)一般包括嵌入式微處理器，外圍硬件設(shè)備，嵌入式操作系統(tǒng)，和應(yīng)用程序等幾個部分。 migrating 目錄 引言 .................................................................................................................................................. 1 第一章 緒論 ...................................................................................................................................... 2 嵌入式操作系統(tǒng)概述 ............................................................................................................ 2 嵌入式操作系統(tǒng)的特點 ......................................................................................................... 2 嵌入式 Linux ........................................................................................................................ 2 嵌入式微處理器 ................................................................................................................... 3 ARM 與 Linux ....................................................................................................................... 4 第二章 目標(biāo)平臺 ............................................................................................................................... 5 目標(biāo)硬件平臺結(jié)構(gòu) ................................................................................................................ 5 2440V3 開發(fā)板硬件資源 ......................................................................................... 6 開發(fā)板設(shè)置及連接 ...................................................................................................... 7 ARM 微處理器 ...................................................................................................................... 7 ARM 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 .................................................................................................. 7 ARM 的體系結(jié)構(gòu)的特征 ...................................................................