嵌入式开发和单片机开发之间有什么差异

对于arm的嵌入式开发主要有两种方式:一种是直接在arm芯片上进行应用开发,不采用操作系统,也称为裸机编程,这种开发方式主要应用于一些低端的arm芯片上,其开发过程非常类似单片机,这里不多叙述。还有一种是在arm芯片上运行操作系统,对于硬件的操作需要编写相应的驱动程序,应用开发则是基于操作系统的,这种方式的嵌入式应用开发与单片机开发差异较大。
arm-linux应用开发和单片机的开发主要有以下几点不同:
应用开发环境的硬件设备不同
单片机:开发板、仿真器(调试器)、usb线;
arm-linux:开发板、网线、串口线、sd卡;
对于arm-linux开发,通常是没有硬件的调试器的,尤其是在应用开发的过程中,很少使用硬件的调试器,程序的调试主要是通过串口进行调试的;但是需要说明的是,对于arm芯片也是有硬件仿真器的,但通常用于裸机开发。
程序下载方式不同
单片机:仿真器(调试器)下载,或者是串口下载;
arm-linux:串口下载、tftp网络下载、或者直接读写sd、mmc卡等存储设备,实现程序下载;
这个与开发环境的硬件设备是有直接关系的,由于没有硬件仿真器,故arm-linux开发时通常不采用仿真器下载;这样看似不方便,其实给arm-linux的应用开发提供了更多的下载方式。
芯片的硬件资源不同
单片机:通常是一个完整的计算机系统,包含片内ram,片内flash,以及uart、i2c、ad、da等各种外设;
arm:通常只有cpu,需要外部电路提供ram以供arm正常运行,外部电路提供flash、sd卡等存储系统映像,并通过外部电路实现各种外设功能。由于arm芯片的处理能力很强,通过外部电路可以实现各种复杂的功能,其功能远远强于单片机。
固件的存储位置不同
单片机:通常具备片内flash存储器,固件程序通常存储在该区域,若固件较大则需要通过外部电路设计外部flash用于存储固件。
arm-linux: 由于其没有片内的flash, 并且需要运行操作系统,整个系统映像通常较大,故arm-linux开发的操作系统映像和应用通常存储在外部的mmc、sd卡上,或者采用sata设备等。
启动方式不同
单片机:其结构简单,内部集成flash, 通常是芯片厂商在程序上电时加入固定的跳转指令,直接跳转到程序入口(通常在flash上);开发的应用程序通过编译器编译,采用专用下载工具直接下载到相应的地址空间;所以系统上电后直接运行到相应的程序入口,实现系统的启动。
arm-linux:由于采用arm芯片,执行效率高,功能强大,外设相对丰富,是功能强大的计算机系统,并且需要运行操作系统,所以其启动方式和单片机有较大的差别,但是和家用计算机的启动方式基本相同。其启动一般包括bios,bootloader,内核启动,应用启动等阶段。
(a)启动bios
bios是设备厂家(芯片或者是电路板厂家)设置的相应启动信息,在设备上电后,其将读取相应硬件设备信息,进行硬件设备的初始化工作,然后跳转到bootloader所在位置(该位置是一个固定的位置,由bios设置)。(根据个人理解,bios的启动和单片机启动类似,需要采用相应的硬件调试器进行固件的写入,存储在一定的flash 空间,设备上电启动后读取flash空间的指令,从而启动bios程序。)
(b)启动bootloader
该部分已经属于嵌入式linux软件开发的部分,可以通过代码修改定制相应的bootloader程序,bootloader的下载通常是采用直接读写sd卡等方式。即编写定制相应的bootloader,编译生成bootloader映象文件后,利用工具(专用或通用)下载到sd卡的mbr区域(通常是存储区的第一个扇区)。此时需要在bios中设置,或者通过电路板的硬件电路设置,选择bootloader的加载位置;若bios中设置从sd卡启动,则bios初始化结束后,将跳转到sd卡的位置去执行bootloader,从而实现bootloader的启动。
bootloader主要作用是初始化必要的硬件设备,创建内核需要的一些信息并将这些信息通过相关机制传递给内核,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,最终调用操作系统内核,真正起到引导和加载内核的作用。
(c)启动内核
bootloader启动完成初始化等相关工作之后,将调用内核启动程序。这就进入了实际的操作系统相关内容的启动了,包括相应的硬件配置,任务管理,资源管理等内核程序的启动。
(d)启动应用
在操作系统内核启动之后,就可以开始启动需要的应用,去完成真正的业务操作了。
来源:朗锐智科

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