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怎樣學習ARM嵌入式開發(fā)？ 開場介紹 本次課程講什么？ How to ， not What is 本次課程誰來講？ jack@threeway.cc 本次課程適合的聽眾是哪些人？ 已經(jīng)知道，了解嵌入式開發(fā)的人 已經(jīng)接觸并有所實踐，但還沒摸到門道的人 不包括已經(jīng)從事ARM開發(fā)一年以上的熟手 本次課程聽完后會有什么收獲？ Know a shortcut(捷徑) from a newbie(菜鳥) to a nb(牛人) 今日主題 ARM嵌入式開發(fā)領(lǐng)域 包括什么？ 軟件開發(fā) 操作系統(tǒng)以下的底層偏硬件驅(qū)動 在簡單操作系統(tǒng)如uC/OS-II之上的程序開發(fā) 不包括什么？ 硬件設(shè)計 類似Linux這樣操作系統(tǒng)以上的純應(yīng)用開發(fā) 首要問題 怎樣學習ARM嵌入式開發(fā)？ 掌握這個領(lǐng)域的知識全景圖 然后結(jié)合項目開始修煉 怎樣進入一個陌生的村莊？ 拿到這個村莊的地圖 并找到一條進入村莊路線 ARM嵌入式開發(fā) 專業(yè)詞匯和所屬主題領(lǐng)域 ARM內(nèi)核領(lǐng)域（10個細分領(lǐng)域） ARM芯片領(lǐng)域（5個細分領(lǐng)域） ARM工具平臺領(lǐng)域（2個細分領(lǐng)域） ARM軟件開發(fā)領(lǐng)域（3個細分領(lǐng)域） 專業(yè)詞匯舉例 SVC JTAG Jazelle MDK fromelf ARM內(nèi)核領(lǐng)域 ARM體系結(jié)構(gòu) Load/Store體系，Big/Little Endian大小端格式，RISC/CISC指令集，Pipeline流水線 ARM工作模式 7種工作模式：USR，SYS，SVC，IRQ，F(xiàn)IQ，UND，ABT；其中5種異常模式 ARM寄存器 37個寄存器：R0-R12， R13(SP)，R14(LR)，R15(PC)，CPSR(SPSR) ARM異常 7種異常，異常向量表，異常優(yōu)先級，異常處理程序，處理器現(xiàn)場，現(xiàn)場的保存和恢復 AMBA總線 AHB(高性能總線)，ASB(系統(tǒng)總線)，APB(外設(shè)總線) ARM內(nèi)核領(lǐng)域 ARM內(nèi)核技術(shù) TrustZone，Jazelle，NEON，Thumb-2，SIMD，MMU，MPU JTAG標準 IEEE1149.1，TDI，TDO，TCK，TMS，TRST，邊界掃描鏈，H-jtag，Banyan，GiveIO ARM內(nèi)核分類 ARM7TDMI，ARM926，StrongARM/XScale，ARM10，ARM11，Cortex-(A/R/M)，SecurCore ARM匯編指令 mov，add，sub，b，bl，ldr，str，ldmfd，stmfd，mrs，msr，swi，mrc，mcr MMU內(nèi)存管理單元 VA/PA，I-Cache/D-Cache，Write Buffer，Context Switch，CP15，TLB，AP，Domain Access Control，Cache Coherence ARM芯片領(lǐng)域 ARM芯片外設(shè)控制器 Memory Controller（內(nèi)存控制器），WatchDog（看門狗），GPIO（通用IO），UART（串口），Timer（定時器），Interrupt Controller（中斷控制器），Nand Flash Controller，Clock & Power Management（時鐘和電源管理），DMA（直接存儲訪問），USB Controller，LCD controller，ADC，IIC，IIS，SPI，AC97，Camera，MMC/SD 最小系統(tǒng) 處理器，時鐘，電源，PLL鎖相環(huán)，存儲器，通訊端口，外設(shè)接口 存儲器件 SRAM，SDRAM，Nor Flash，Nand Flash ARM處理器 Samsung: S3C4510，S3C44B0，S3C2410，S3C2440，S3C6410， SoC設(shè)計 FPGA，CPLD，VHDL，Verilog ARM工具平臺領(lǐng)域 ARM開發(fā)調(diào)試工具 SDT，ADS1.2，AXD，RealView，KEIL MDK 4.11 (RVMDK4.11) make，hypertrm（超級終端），minicom ARM命令行工具 armcc，armasm，armlink，fromelf ARM軟件開發(fā)領(lǐng)域 嵌入式操作系統(tǒng) VxWorks，RTLinux，uC/OS-II，WinCE/WM 外設(shè)驅(qū)動程序 volatile關(guān)鍵字，位操作bit，時序圖Timing，管腳功能Pin function，外設(shè)控制/數(shù)據(jù)/狀態(tài)寄存器 程序的存儲，加載和運行 RO段，RW段，ZI段，ro-base/rw-base，�？臻g，堆空間，位置無關(guān)代碼PIC，啟動搬移代碼 細分領(lǐng)域的自我認知 人類對于外部世界的認識 在舒適區(qū)我們得心應(yīng)手， 但學到的東西很少 。 在恐慌區(qū)我們感到憂慮， 恐懼，不堪重負 。 在學習區(qū)我們可以充分 鍛煉自我，挑戰(zhàn)自我。 只有持續(xù)留在“學習區(qū)”內(nèi)，人才會進步。 課堂討論 以上提到的20個細分知識領(lǐng)域，請您畫一張圖來表示目前你的掌握了解程度。 Panic Zone（恐慌區(qū)） 完全陌生（從來沒有聽過，也沒有看過） Learning Zone（學習區(qū)） 了解（自己看過，聽別人說過） 熟悉（自己做過，但還不能指導別人） Comfort Zone（舒適區(qū)） 掌握（能夠指導別人，講述給別人） 第二個問題 從哪里入手？ 重視并深刻掌握其中的核心概念 寄存器 地址 異常和中斷 核心概念之一 寄存器 ARM內(nèi)核寄存器 R0-R12 R13(sp) R14(lr) R15(pc) CPSR， SPSR ARM SoC 特殊功能寄存器 SFR(Special Function Register) 核心概念之二 地址 C程序中變量的“地址” :&a SoC 特殊功能寄存器的“地址” :0x48000000 尋址方式里面的“地址” :ldr r0， [r1] 二進制指令里面的“地址” :0xE59FF018 存儲芯片內(nèi)部的“地址” :0x4h 操作系統(tǒng)之上應(yīng)用程序的“（虛）地址” CPLD器件對應(yīng)的“（假）地址” 核心概念之三 異常和中斷 異常是屬于ARM內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)的概念 中斷是屬于ARM SoC處理器的概念 了解軟件中斷（SWI）是實現(xiàn)操作系統(tǒng)提供系統(tǒng)調(diào)用的重要手段 了解硬件中斷（例如Timer定時器）是實現(xiàn)操作系統(tǒng)時間片的重要手段 行勝于言 如何實踐？如何修煉？ 第一重 找一塊開發(fā)板，自己動手，給它編寫一個可以實用的Bootloader，能夠?qū)崿F(xiàn)外部程序的下載，執(zhí)行和固化。 第二重 在自己能夠完整實現(xiàn)一個Bootloader的基礎(chǔ)上，移植一個開源的操作系統(tǒng)（如uC/OS-II，或者Linux） 第三重 基于或不基于這個操作系統(tǒng)，實現(xiàn)一個面向用戶的應(yīng)用。（如一個音頻播放器，或者一個U盤） 自我修煉之第一重境界 為什么要編寫一個Bootloader？ 從根本上掌握一個嵌入式開發(fā)板底層的軟硬件系統(tǒng)是怎樣運轉(zhuǎn)起來的 時鐘頻率如何設(shè)置 看門狗所起作用 串口如何工作 通訊協(xié)議如何實現(xiàn) 庫函數(shù) 反匯編 函數(shù)棧空間 自我修煉之第二重境界 為什么要移植一個操作系統(tǒng)？ 了解操作系統(tǒng)和底層硬件之間的依賴關(guān)系，知道哪些是移植相關(guān)的部分（即接口） 定時器中斷（時鐘節(jié)拍） 異常處理和現(xiàn)場保存恢復 進程，進程控制塊 處理器現(xiàn)場 進程的上下文切換 中斷級別的進程切換 自我修煉之第三重境界 為什么要實現(xiàn)一個用戶應(yīng)用？ 一個音頻播放器 DMA控制器，Interrupt中斷控制器 IIS 總線 UDA1341聲卡芯片驅(qū)動 WAV/Mp3 音頻文件格式 LCD液晶顯示驅(qū)動 一個U盤 USB協(xié)議 FAT文件系統(tǒng)格式 SCSI命令集 NandFlash存儲芯片驅(qū)動 推薦參考資料 《ARM Architecture Reference Manual》 PDF，Part A 《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》 清華大學出版社，杜春雷著 《源碼開放的嵌入式系統(tǒng)軟件分析與實踐:基于SkyEye和ARM開發(fā)平臺》 北京航空航天大學出版社，陳渝 李明 楊曄著 《uCOS-II源碼公開的實時嵌入式操作系統(tǒng)》 中國電力出版社，邵貝貝 譯 總結(jié) 怎樣學習ARM嵌入式開發(fā)？ 怎樣入手？ 怎樣修煉？ Q&AX8F紅軟基地

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