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開(kāi)發(fā)工具
SOC
嵌入式應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工具根據(jù)功能的不同，分別有編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、函數(shù)庫(kù)、評(píng)估板、JTAG仿真器、在線仿真器等，目前世界上約有四十多家公司提供以上不同類別的產(chǎn)品。
用戶進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，選擇合適的開(kāi)發(fā)工具可以加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度，節(jié)省開(kāi)發(fā)成本。因此集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)一般含有編輯軟件、編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、工程管理及函數(shù)庫(kù)等，基本上均可在PC機(jī)上完成。而調(diào)試工作則需要配合其他的模塊或產(chǎn)品方可完成，主要有指令集模擬器、駐留監(jiān)控軟件、JTAG仿真器、在線仿真器等。
目前比較著名的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境有ARM SDT、ARM ADS、MULTI 2000、Hitools for ARM、Embest IDE for ARM等，比較好的仿真器有美國(guó)EPI公司生產(chǎn)的專門用于調(diào)試ARM7系列的JEENI仿真器、ARM公司自己開(kāi)發(fā)的JTAG在線仿真器Multi-ICE。目前國(guó)產(chǎn)的開(kāi)發(fā)工具基本上還是空白。
聚芯開(kāi)發(fā)工具的概要說(shuō)明
聚芯SoC是在中科院知識(shí)創(chuàng)新工程、863項(xiàng)目“高速32位嵌入式CPU開(kāi)發(fā)”、北京市工業(yè)發(fā)展資金等支持下開(kāi)發(fā)的重要?jiǎng)?chuàng)新成果。該芯片精心打造出新型的高效可靠的SoC總線架構(gòu)L*BUS，基于“龍芯”CPU核/DSP部件，集成自主開(kāi)發(fā)的南北橋功能部件，從計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)角度把握單芯片系統(tǒng)集成技術(shù)，使其性價(jià)比遠(yuǎn)大于“龍芯CPU/DSP+南/北橋+顯示設(shè)備”，能支持Linux、VxWorks、WindowCE等操作系統(tǒng)。
聚芯SoC也有自身的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，主要以移植為主，能很好的支持Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境，本文重點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)評(píng)估板和Ejtag仿真器上。聚芯開(kāi)發(fā)工具具有自身鮮明特點(diǎn)，能支持兼容PMON2000的BIOS系統(tǒng)和豐富的4種系統(tǒng)加載手段(業(yè)界少見(jiàn))，即基于NandFlash、串口通訊、TFTP、USB盤等方式來(lái)加載操作系統(tǒng)。聚芯開(kāi)發(fā)工具提供了強(qiáng)大的可擴(kuò)展性好的評(píng)估板，開(kāi)發(fā)評(píng)估板除了一般嵌入式開(kāi)發(fā)板常有的功能外，還支持PCI擴(kuò)展、多功能設(shè)備總線擴(kuò)展等功能，拓展了原型系統(tǒng)覆蓋范圍。此外，聚芯開(kāi)發(fā)工具還提供強(qiáng)大的eJTAG在線調(diào)試器，也可以快速燒寫(xiě)NandFlash，十分便利于用戶調(diào)試目標(biāo)產(chǎn)品。
聚芯開(kāi)發(fā)評(píng)估板和在線調(diào)試器
聚芯開(kāi)發(fā)評(píng)估板JXEVB-1A對(duì)聚芯EraSoC-1000A的所有功能進(jìn)行了演示設(shè)計(jì)和擴(kuò)展，也為其他參考設(shè)計(jì)方案提供藍(lán)本。它主要由兩塊板卡即核心板和擴(kuò)展板組成，通過(guò)DDRII接口進(jìn)行連接，如圖1所示。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：
* 主處理器：EraSoC-1000A，工作主頻高達(dá)300MHz
* SDRAM：16M×32位，工作時(shí)鐘133MHz
* Flash：NOR FLASH 512K×8位，用于存放BIOS，NAND FLASH 6?M×8-位(20年數(shù)據(jù)保存)
* 多功能設(shè)備總線：預(yù)留DOC2000和CF卡接口，并可通過(guò)DOC2000插座口擴(kuò)展其他總線設(shè)備
* PCI接口：兼容PCI 2.2，32位、33/66MHz，支持3個(gè)PCI主設(shè)備，多個(gè)從設(shè)備
* USB接口：兼容USB2.0
* 視頻輸出：支持通用的STN/TFT LCD面板以及VGA接口輸出，LCD TFT 16/18/24位25.6萬(wàn)色，STN 256色
* 異步串口：3通道，DB-9連接器，傳輸率最高到115,200bps
* 通用編程接口GPIO：包括復(fù)用的I/O總共76個(gè)GPIO
* 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：提供年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等實(shí)時(shí)信息(±30ppm)
* I2C總線：支持400KHz數(shù)據(jù)傳輸率，板上帶512K的FRAM
* SPI總線：外接了SD卡和4線阻觸摸屏控制器
* RTL8139以太網(wǎng)接口：10M/100Mbase-TX標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的帶綠、黃2個(gè)LED指示燈的RJ45連接器，綠燈指示連接狀態(tài)，黃燈指示數(shù)據(jù)傳輸或傳輸速度
* PS/2接口：外接PS/2鼠標(biāo)和鍵盤
* CAN接口：支持CAN 2.0A/2.0B協(xié)議，支持10kbps~1Mbps傳輸率
* PWM：脈沖寬度調(diào)制
* eJTAG接口：可外接并口和USB在線調(diào)試仿真器，提供實(shí)時(shí)在線調(diào)試
* 音頻輸入：標(biāo)準(zhǔn)3.5mm Audio Jack連接器，支持8~48KHz@16、20、24位采樣(開(kāi)發(fā)板暫不支持)
* 音頻輸出：標(biāo)準(zhǔn)3.5mm Audio Jack連接器，Line Out輸出，支持8~48KHz@16、20、24位采樣(開(kāi)發(fā)板暫不支持)
* 工作溫度：-40~85℃
* 機(jī)械尺寸：核心板：78.9×67.4mm
* 擴(kuò)展板：200×150mm
該開(kāi)發(fā)評(píng)估板支持的I/O設(shè)備十分豐富，具有一般開(kāi)發(fā)板所具有的特點(diǎn)外，如MAC、USB、Uart、Parallel、I2C、AC’97、PS/2、SP、PWM、RTC、GPIO等，還增加了PCI擴(kuò)展槽、多功能設(shè)備總線、CAN總線和高分辨率的STN/TFT LCD和VGA顯示接口。開(kāi)發(fā)板含2個(gè)PCI擴(kuò)展槽，可以擴(kuò)展2個(gè)PCI主設(shè)備，也可以掛接PCI橋，進(jìn)一步擴(kuò)展PCI設(shè)備，十分方便基于PCI總線的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；多功能擴(kuò)展總線則提供DOC2000插座加一轉(zhuǎn)接卡，可以支持SRAM、I/O設(shè)備、A/D、D/A及其他擴(kuò)展設(shè)備，包容盡可能多的控制設(shè)備；顯示接口既可以支持VGA方式又可以支持STN/TFT方式，而且品種十分豐富，支持1bpp、2bpp、4bpp、8bpp、16bpp、18bpp、24bpp等，最大分辨率2,048×1,536，是現(xiàn)有開(kāi)發(fā)系統(tǒng)最強(qiáng)大的。
該開(kāi)發(fā)評(píng)估板配有強(qiáng)大的JX PMON2000，除了常規(guī)的PMON2000功能外，還擴(kuò)展了針對(duì)NandFlash、Uart、USB、tftp等設(shè)備的命令，如Sload、Nand_write、Nand_load，使開(kāi)發(fā)人員十分方便選擇系統(tǒng)介質(zhì)。在此BIOS基礎(chǔ)上支持多種介質(zhì)引導(dǎo)操作系統(tǒng)，即基于NandFlash、串口通訊、TFTP、USB盤等方式來(lái)加載操作系統(tǒng)，為一般開(kāi)發(fā)工具所少見(jiàn)的。
該開(kāi)發(fā)評(píng)估板還配有界面友好的JXejtag仿真器，如圖2所示，支持停止運(yùn)行、單步運(yùn)行、多步運(yùn)行、內(nèi)存或I/O設(shè)備讀寫(xiě)、查看/修改CPU寄存器、斷點(diǎn)調(diào)試、反匯編操作等功能。該工具極大方便用戶定位目標(biāo)系統(tǒng)的軟硬件故障，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)步伐。
如何快速構(gòu)建目標(biāo)系統(tǒng)
用戶如何構(gòu)建目標(biāo)系統(tǒng)要根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)而定。首先要熟悉聚芯SoC芯片特點(diǎn)，如果聚芯SoC片上集成的功能已滿足目標(biāo)產(chǎn)品的要求，那么根據(jù)聚芯開(kāi)發(fā)板參考設(shè)計(jì)進(jìn)行剪裁，直接設(shè)計(jì)電原理圖，與此同時(shí)也可在評(píng)估板上同步做應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，然后下移到目標(biāo)產(chǎn)品上。
如果聚芯SoC片上集成的功能還不能滿足目標(biāo)產(chǎn)品的要求，那就要做深入的分析，由于聚芯SoC某些功能是復(fù)用的，必須考慮清楚哪些功能是必須的，哪些功能是不必要的，有些功能通過(guò)分時(shí)復(fù)用(分時(shí)驅(qū)動(dòng)總線)來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò)擴(kuò)展的PCI總線或多功能設(shè)備總線來(lái)驅(qū)動(dòng)外接設(shè)備，以滿足目標(biāo)產(chǎn)品的功能要求。應(yīng)該說(shuō)明的是必要的時(shí)候，也可以通過(guò)SPI、USB、I2C、UART掛接外圍設(shè)備。
實(shí)際上，聚芯開(kāi)發(fā)評(píng)估板覆蓋了聚芯SoC的特性，也有BIOS和相應(yīng)的經(jīng)過(guò)剪裁的操作系統(tǒng)(Linux、VxWorks、WindowCE)，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了比較精準(zhǔn)的參考設(shè)計(jì)，客戶很容易在開(kāi)發(fā)板上構(gòu)建產(chǎn)品原型，驗(yàn)證產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的可行性，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
本文小結(jié)
面向聚芯SoC的開(kāi)發(fā)工具結(jié)合聚芯SoC芯片的特點(diǎn)，在開(kāi)發(fā)評(píng)估板和在線調(diào)試器上有鮮明特色，不僅填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)芯片的開(kāi)發(fā)工具空白，而且已得到了推廣應(yīng)用，也必將推動(dòng)國(guó)內(nèi)嵌入式開(kāi)發(fā)工具研究開(kāi)發(fā)的水平。
圖1：聚芯開(kāi)發(fā)評(píng)估板JXEVB-1A。
圖2：聚芯在線調(diào)試器界面。
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