Luận Văn Lập trình nhúng ARM trên Linux

Đồ án tốt nghiệp năm 2013
Đề tài: Lập trình nhúng ARM trên Linux




MỤC LỤC
ẢM ƠN
LỜI MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÚNG 3
1.1. Khái niệm về hệ thống nhúng . 3
1.2. Bộ xử lý hệ thống nhúng 5
1.2.1. Kiến trúc CPU 5
1.2.2. Thiết bị ngoại vi . 5
1.2.3. Công cụ phát triển 6
1.2.4. Độ tin cậy . 6
1.2.5. Các kiến trúc phần mềm hệ thống nhúng 8
1.2.6. Hệ thống thời gian thực . 8
1.2.7. Hệ điều hành thời gian thực (RTOS) và kernel thời gian thực 9
1.2.8. Chương trình, tác vụ và luồng . 9
1.2.9. Kiến trúc của hệ thống thời gian thực 10
1.3. Phát triển ứng dụng nhúng 10
CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ ARM 14
2.1. Tổng quan . 14
2.2. Cơ chế Pipeline . 15
2.3. Các thanh ghi 15
2.4. Thanh ghi trạng thái chương trình hiện hành . 16
2.5. Các mode ngoại lệ 17
2.6. Tập lệnh ARM7 19
2.6.1. Các lệnh rẽ nhánh 20
2.6.2. Các lệnh xử lý dữ liệu 21
2.6.3. Các lệnh truyền dữ liệu 22
2.6.4. Lệnh SWAP . 23
2.7. Ngắt mềm (SWI – Software Interput instruction) 23
2.8. Đơn vị MAC (Multíply Accumulate Unit (MAC) . 23
2.9. Tập lệnh THUMB . 24
2.10. Cổng JTAG . 26
2.11. Memory Acelerator Module (MAM) . 27
2.12. PLL- Phase Locked Loop . 29
2.13. Bộ chia bus (VLSI Peripheral Bus Divider) . 31
CHƯƠNG 3: HỆ ĐIỀU HÀNH NHÚNG EMBEDĐE LINUX . 33
3.1. Giới thiệu hệ điều hành nhúng . 33
3.1.1. Hệ điều hành 33
3.1.2. Hệ điều hành nhúng . 34
3.2. Các hệ điều hành nhúng điển hình . 34
3.2.1. Embedded Linux 34
3.2.2. Windows CE 36
3.2.3. Andriod 37
3.3. Lập trình C/C++ trên Linux 39
3.3.1. Linux và các lệnh cơ bản . 39
3.3.2. Chương trình trên Linux 43
3.3.3. Xử lý tiến trình trong linux 48
CHƯƠNG 4:LẬP TRÌNH NHÚNG ARM TRÊN LINUX . 59
4.1. Giới thiệu KIT nhúng FriendlyArm Micro2440 . 59
4.2. Môi trường phát triển ứng dụng . 61
4.3. Lập trình điều khiển LED 61
4.4. Lập trình đọc trạng thái nút bấm 63
KẾT LUẬN 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68




LỜI MỞ ĐẦU
Thế giới ngày nay với khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ cuộc sống con người
ngày càng được phát triển tốt hơn. Khoa học kỹ thuật đem lại nhiều tiện ích thiết thực
hơn cho cuộc sống con người. Góp phần to lớn trong quá trình phát triển của khoa học
kỹ thuật là sự phát triển mạnh mẽ của vi xử lý. Từ bộ vi xử lý đầu tiên Intel 4004 được
sản xuất bởi công ty Intel vào năm 1971, đến nay ngành công nghiệp vi xử lý đã phát
triển vượt bậc và đa dạng với nhiều loại như: 8951, PIC, AVR, ARM, Pentium,Core
i7, .
Cùng với sự phát triển đa dạng về chủng loại thì tài nguyên của vi xử lý cũng
được nâng cao. Các vi xử lý ngày nay cung cấp cho người dùng một nguồn tài nguyên
rộng lớn và phong phú. Có thể đáp ứng được nhiều yêu cầu khác nhau trong thưc tế.
Để giúp cho người dùng sử dụng hiệu quả và triệt để các tài nguyên này thì hệ thống
nhúng ra đời.Hệ thống nhúng (Embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ
thống có khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ.
Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần phềm phục vụ các bài toán chuyên
dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc và truyền
tin. Với sự ra đời của hệ thống nhúng thì vi xử lý ngày càng được ứng dụng rộng rãi
trong đời sống cũng như trong công nghiệp vì khả năng xử lý nhanh, đa dạng, tiết
kiệm năng lượng và độ ổn định của hệ thống nhúng.
Tuy hệ thống nhúng rất phổ biến trên toàn thế giới và là hướng phát triển của
ngành Điện tử sau này nhưng hiện nay ở Việt Nam độ ngũ kỹ sư hiểu biết về hệ thống
nhúng còn rất hạn chế không đáp ứng được nhu cầu nhân lực trong lĩnh vực này.
Vì vậy việc biên soạn giáo trình về hệ thống nhúng là một yêu cầu cần thiết trong
thời điểm hiện tại cũng như trong tương lai. Nhận thấy được nhu cầu cấp thiết đó nên
sinh viên thực hiện đã chọn đề tài: “LẬP TRÌNH NHÖNG ARM TRÊN LINUX” để
làm đồ án tốt nghiệp cho mình.
Với mục tiêu xác định như trên, đồ án được chia ra làm 3 phần với nội dung cơ
bản như sau:
2
Chương 1: Tổng quan về hệ thống nhúng.
Chương 2: Vi xử lý ARM.
Chương 3: Hê điều hành nhúng Embedded Linux.
Chương 4: Lập trình nhúng ARM trên Linux.
Do thời gian thực hiện ngắn cộng với vốn kiến thức còn rất hạn chế nên đồ án
chắc chắn còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô để
hoàn thiện hơn bài viết của mình.




TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] . Philips (2005), The insider‟s guide to the Philips ARM7 based microcontroller.
[2] . Jean J. Labrosse (2000), Embbeded System Building Block Second Edition
[3] . Michael Barr, Anthony Massa (2006), Programming Embedded Systems,
0'Reilly
[4] Bởi Peter Marwedel Embedded System Design: Embedded Systems
Foundations of Cyber-Physical Systems
[5] Williams, John A. Embedded Linux as a Platform for Dynamically SelfReconfiguring Systems-On-Chip