綜述：[e800專稿] ARM嵌入式簡介
ARM（Advanced RISC Machines），既可認爲是一個公司的名字，也可認爲是對一類微處理器的統稱。
ARM是微處理器行業的一家知名企業，設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。適用於多種領域，比如嵌入控制、消費/教育類多媒體、DSP和移動式應用等。
1991 年 ARM 公司成立於英國劍橋，主要出售芯片設計技術的授權。目前，採用 ARM技術知識產權（ IP ）核的微處理器，即我們通常所說的 ARM 微處理器，已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品市場，基於 ARM 技術的微處理器應用約佔據了 32 位 RISC 微處理器 75 ％以上的市場份額， ARM 技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
ARM 公司是專門從事基於 RISC 技術芯片設計開發的公司，作爲知識產權供應商，本身不直接從事芯片生產，靠轉讓設計許可由合作公司生產各具特色的芯片，世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的
ARM 微處理器核，根據各自不同的應用領域，加入適當的外圍電路，從而形成自己的 ARM 微處理器芯片進入市場。目前，全世界有幾十家大的半導體公司都使用 ARM 公司的授權，因此既使得 ARM 技術獲得更多的第三方工具、製造、軟件的支持，又使整個系統成本降低，使產品更容易進入市場被消費者所接受，更具有競爭力。
ARM處理器的三大特點是：耗電少功能強、16位/32位雙指令集和衆多合作伙伴。
根據IEEE（國際電機工程師協會）的定義，嵌入式系統是“控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”（原文爲devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。這主要是從應用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器。
今天嵌入式系統帶來的工業年產值已超過了1萬億美元，1997年來自美國嵌入式系統大會(Embedded System Conference)的報告指出，未來5年僅基於嵌入式計算機系統的全數字電視產品，就將在美國產生一個每年1500億美元的新市場。美國汽車大王福特公司的高級經理也曾宣稱，“福特出售的‘計算能力’已超過了IBM”，由此可以想見嵌入式計算機工業的規模和廣度。1998年11月在美國加州舉行的嵌入式系統大會上，基於RTOS的Embedded Internet成爲一個技術新熱點。在國內，“維納斯計劃”和“女鍋計劃”一度鬧得沸沸揚揚，機頂盒、信息加電這兩年更成了IT熱點，而實際上這些都是嵌入式系統在特定環境下的一個特定應用。據調查，目前國際上已有兩百多種嵌入式操作系統，而各種各樣的開發工具、應用於嵌入式開發的儀器設備更是不可勝數。在國內，雖然嵌入式應用、開發很廣，但該領域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數人員在從事這方面工作。由此可見，嵌入式系統技術發展的空間真是無比廣大。
用ARM處理器做的嵌入式系統更是前途廣闊，接下來就簡介開發工具、操作系統等研發設計及製造的公司或組織。
一、 開發工具
ARM應用軟件的開發工具根據功能的不同，分別有編譯軟件、彙編軟件、鏈接軟件、調試軟件、嵌入式實時操作系統、函數庫、評估板、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品。
用戶選用ARM處理器開發嵌入式系統時，選擇合適的開發工具可以加快開發進度，節省開發成本。因此一套含有編輯軟件、編譯軟件、彙編軟件、鏈接軟件、調試軟件、工程管理及函數庫的集成開發環境（IDE）一般來說是必不可少的，至於嵌入式實時操作系統、評估板等其他開發工具則可以根據應用軟件規模和開發計劃選用。
使用集成開發環境開發基於ARM的應用軟件，包括編輯、編譯、彙編、鏈接等工作全部在PC機上即可完成，調試工作則需要配合其他的模塊或產品方可完成
（一） ARM SDT
ARM SDT的英文全稱是ARM Software Development Kit ，是ARM公司(爲方便用戶在ARM芯片上進行應用軟件開發而推出的一整套集成開發工具。
ARM SDT經過ARM公司逐年的維護和更新，目前的最新版本是2.5.2，但從版本2.5.1開始，ARM公司宣佈推出一套新的集成開發工具ARM ADS 1.0，取ARM SDT而代之，今後將不會再看到ARM SDT的新版本。
ARM SDT由於價格適中，同時經過長期的推廣和普及，目前擁有最廣泛的ARM軟件開發用戶羣體，也被相當多的ARM公司的第三方開發工具合作伙伴集成在自己的產品中，比如美國EPI公司的JEENI仿真器。
ARM SDT（以下關於ARM SDT的描述均是以版本 2.50爲對象）可在Windows95、98、NT以及Solaris 2.5/2.6、HP-UX 10上運行，支持最高到ARM9(含ARM9）的所有ARM處理器芯片的開發，包括StrongARM。
ARM SDT包括一套完整的應用軟件開發工具：
*armcc ARM的C編譯器，具有優化功能，兼容於ANSI C。
*tcc THUMB的C編譯器，同樣具有優化功能，兼容於ANSI C。
*armasm 支持ARM和THUMB的彙編器。
*armlink ARM連接器，連接一個和多個目標文件，最終生成ELF格式的可執行映像文件。
*armsd ARM和THUMB的符號調試器。
以上工具爲命令行開發工具，均被集成在SDT的兩個Windows開發工具ADW和APM中，用戶無需直接使用命令行工具。
*APM Application Project Manageer，ARM工程管理器，完全圖形界面，負責管理源文件，完成編輯、編譯、鏈接並最終生成可執行映像文件等功能。
ADS（ARM Developer Suite），是在1993年由Metrowerks公司開發是ARM處理器下最主要的開發工具。ADS 是全套的實時開發軟件工具，包編譯器生成的代碼密度和執行速度優異。可快速低價地創建ARM 結構應用。ADS包括三種調試器ARMeXtended Debugger， AXD 向下兼容的ARMDebugger for Windows/ARM Debugger forUNIX 和ARM 符號調試器。其中AXD 不僅擁有低版本ARM調試器的所有功能，還新添了圖形用戶界面，更方便的視窗管理數據顯示，格式化和編輯以及全套的命令行界面。該產品還包括RealMonitor™（可以在前臺調試的同時斷點續存並且在不中斷應用的情況下讀寫內存跟蹤調試工具）。
ADS對彙編、C/C++、java支持的均很好，是目前最成熟的ARM開發工具。很多ARM開發軟件（例如Keil）也是借用的ADS的編譯器。ADS在2006年版本已經發布到2.2。但國內大部分開發者使用的均是1.2版本。
（二） ADS
（三） RealView MDK
RealView MDK開發工具源自德國Keil公司，被全球超過10萬的嵌入式開發工程師驗證和使用，是ARM公司目前最新推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發工具。RealView MDK集成了業內最領先的技術，包括µVision3集成開發環境與 RealView編譯器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動配置啓動代碼，集成Flash燒寫模塊，強大的Simulation設備模擬，性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過20％
RealView MDK的突出特性:
菜鳥的阿拉伯飛毯 —— 啓動代碼生成嚮導，自動引導，一日千里
啓動代碼和系統硬件結合緊密，必須用彙編語言編寫，因而成爲許多工程師難以跨越多門檻。RealView MDK的µVision3工具可以幫您自動生成完善的啓動代碼，並提供圖形化的窗口，隨您輕鬆修改。無論對於初學者還是有經驗的開發工程師，都能大大節省時間，提高開發效率。。
高手的無劍勝有劍 —— 軟件模擬器，完全脫離硬件的軟件開發過程
RealView MDK的設備模擬器可以仿真整個目標硬件，包括快速指令集仿真、外部信號和I/O仿真、中斷過程仿真、片內所有外圍設備仿真等。開發工程師在無硬件的情況下即可開始軟件開發和調試，使軟硬件開發同步進行，大大縮短開發週期。而一般的ARM開發工具僅提供指令集模擬器，只能支持ARM內核模擬調試。
專家的哈雷望遠鏡 —— 性能分析器，看得更遠、看得更細、看得更清
RealView MDK的性能分析器好比哈雷望遠鏡，讓您看得更遠和更準，它輔助您查看代碼覆蓋情況，程序運行時間，函數調用次數等高端控制功能，指導您輕鬆的進行代碼優化，成爲嵌入式開發高手。通常這些功能只有價值數千美元的昂貴的Trace工具才能提供。
業界最優秀的編譯器——RealView 編譯器，代碼更小，性能更高
RealView MDK的RealView編譯器與ADS 1.2比較：
代碼密度：比ADS 1.2編譯的代碼尺寸小10%；
代碼性能：比ADS 1.2編譯的代碼性能高20%。
配備ULINK2仿真器+ Flash編程模塊，輕鬆實現Flash燒寫
RealView MDK無需尋求第三方編程軟件與硬件支持，通過配套的ULINK2仿真器與Flash編程工具，輕鬆實現CPU片內FLASH、外擴FLASH燒寫，並支持用戶自行添加FLASH編程算法；而且能支持FLASH整片刪除、扇區刪除、編程前自動刪除以及編程後自動校驗等功能，輕鬆方便。
絕對的高性價比——國際品質，本土價格
RealView MDK中國版保留了RealView MDK國際版的所有卓越性能，而產品價格和國內普通開發工具的價格差不多 ；另外我們還根據不同需求，專門定製了4個版本，以滿足工程師們不同的需要。這絕對是您選擇開發工具的首選。
更貼身的服務——專業的本地化的技術支持和服務
RealView MDK中國版用戶將享受到專業的本地化的技術支持和服務，包括電話、Email、論壇、中文技術文檔等，這將爲國內工程師們開發出更有競爭力的產品提供更多的助力
（四） GNU
GNU是“GNU‘s Not Unix”的遞歸縮寫。Stallman宣佈GNU應當發音爲Guh-NOO以避免與new這個單詞混淆（注：Gnu在英文中原意爲非洲牛羚，發音與new相同）。UNIX是一種廣泛使用的商業操作系統的名稱。由於GNU將要實現UNIX系統的接口標準，因此GNU計劃可以分別開發不同的操作系統部件。GNU計劃採用了部分當時已經可自由使用的軟件，例如TeX排版系統和X Window視窗系統等。不過GNU計劃也開發了大批其他的自由軟件。
1985年Richard Stallman又創立了自由軟件基金會（Free Software Foundation）來爲GNU計劃提供技術、法律以及財政支持。儘管GNU計劃大部分時候是由個人自願無償貢獻，但FSF有時還是會聘請程序員幫助編寫。當GNU計劃開始逐漸獲得成功時，一些商業公司開始介入開發和技術支持。當中最著名的就是之後被Red Hat兼併的Cygnus Solutions
到了1990年，GNU計劃已經開發出的軟件包括了一個功能強大的文字編輯器Emacs，C語言編譯器GCC，以及大部分UNIX系統的程序庫和工具。唯一依然沒有完成的重要組件就是操作系統的內核(稱爲HURD)。
1991年Linus Torvalds編寫出了與UNIX兼容的Linux操作系統內核並在GPL條款下發布。Linux之後在網上廣泛流傳，許多程序員參與了開發與修改。1992年Linux與其他GNU軟件結合，完全自由的操作系統正式誕生。該操作系統往往被稱爲“GNU/Linux”或簡稱Linux。（儘管如此GNU計劃自己的內核Hurd依然在開發中，目前已經發布Beta版本。）
許多UNIX系統上也安裝了GNU軟件，因爲GNU軟件的質量比之前UNIX的軟件還要好。GNU工具還被廣泛地移植到Windows和Mac OS上。
（五） ARM REALVIEW DEVELOPER SUITE
RealView Developer Suite工具是ARM公司是推出的新一代ARM集成開發工具。支持所有ARM 系列核，並與衆多第三方實時操作系統及工具商合作簡化開發流程。開發工具包含以下組件：
· 完全優化的ISO C/C++編譯器
· C++ 標準模板庫
· 強大的宏編譯器
· 支持代碼和數據複雜存儲器佈局的連接器
· 可選 GUI調試器
· 基於命令行的符號調試器(armsd)
· 指令集仿真器
· 生成無格式二進制工具、Intel 32位和Motorola 32位ROM映像代 碼的指令集模擬工具
· 庫創建工具
· 內容豐富的在線文檔
（六） IAR EWARM
Embedded Workbench for ARM 是IAR Systems 公司爲ARM 微處理器開發的一個集成開發環境(下面簡稱IAR EWARM)。比較其他的ARM 開發環境，IAR EWARM 具有入門容易、使用方便和代碼緊湊等特點。
IAR Systems 公司目前推出的最新版本是IAR Embedded Workbench for ARM version 4.30。這裏提供的是32k 代碼限制、但沒有時間限制的Kickstart版。
EWARM 中包含一個全軟件的模擬程序(simulator)。用戶不需要任何硬件支持就可以模擬各種ARM 內核、外部設備甚至中斷的軟件運行環境。從中可以瞭解和評估IAR EWARM 的功能和使用方法。
IAR EWARM 的主要特點如下：
1、高度優化的IAR ARM C/C++ Compiler
2、IAR ARM Assembler
3、一個通用的IAR XLINK Linker
4、IAR XAR 和XLIB 建庫程序和IAR DLIB C/C++運行庫
5、功能強大的編輯器
6、項目管理器
7、命令行實用程序
8、IAR C-SPY 調試器(先進的高級語言調試器
（七） KEIL ARM-MDKARM
Keil uVision調試器可以幫助用戶準確地調試ARM器件的片內外圍功能(I2C、 CAN、UART、SPI、中斷、I/O口、A/D轉換器、D/A轉換器和PWM模塊等功能)。ULINK USB-JTAG轉換器將PC機的USB端口與用戶的目標硬件相連(通過JTAG或OCD)，使用戶可在目標硬件上調試代碼。通過使用Keil uVision IDE/調試器和ULINK USB-JTAG轉換器，用戶可以很方便地編輯、下載和在實際的目標硬件上測試嵌入的程序。
支持Philips、Samsung、 Atmel、 Analog Devices、 Sharp、 ST等衆多廠商ARM7內核的ARM微控制器。
高效工程管理的uVision3集成開發環境
* Project/Target/Group/File的重疊管理模式，並可逐級設置；
* 高度智能彩色語法顯示；
* 支持編輯狀態的斷點設置,並在仿真狀態下有效。
高速ARM指令/外設模擬器
* 高效模擬算法縮短大型軟件的模擬時間；
* 軟件模擬進程中允許建立外部輸入信號；
* 獨特的工具窗口，可快速查看寄存器和方便配置外設；
* 支持C調試描述語言，可建立與實際硬件高度吻合的仿真平臺；
* 支持簡單/條件/邏輯表達式/存儲區讀寫/地址範圍等斷點。
多種流行編譯工具選擇
* Keil高效率C編譯器；
* ARM公司的ADS/RealView 編譯器；
* GNU GCC 編譯器；
* 後續廠商的編譯器。
（八） MULTI 2000
Multi 2000是美國Green Hills軟件公司開發的集成開發環境，支持C/C++/Embedded C++ /Ada 95/Fortran編程語言的開發和調試，可運行於Windows平臺和Unix平臺，並支持各類設備的遠程調試。
Multi 2000支持Green Hills公司的各類編譯器以及其它遵循EABI標準的編譯器，同時Multi 2000支持衆多流行的16位、32位和64位處理器和DSP，如PowerPC、ARM、MIPS、x86、Sparc、TriCore、SH-DSP等，並支持多處理器調試。
Multi 2000包含完成一個軟件工程所需要的所有工具，這些工具可以單獨使用，也可集成第三方系統工具。
（九） Embest IDE
Embest IDE英文全稱是Embest Integrated Development Environment，是深圳市英蓓特信息技術有限公司推出的一套應用於嵌入式軟件開發的新一代集成開發環境。
Embest IDE是一個高度集成的圖形界面操作環境，包含編輯器、編譯器、彙編器、鏈接器、調試器等工具，其界面同Microsoft Visual Studio類似。 Embest IDE支持ARM、Motorola等多家公司不同系列的處理器，對於ARM系列處理器，目前支持到ARM9系列，包括ARM7、ARM5等低系列芯片。
（十） Hitool for ARM
由Hitool International Inc出品，是一種較新的ARM嵌入式應用軟件開發系統，主要包括Hitool ARM Debugger、GNU Compiler（內建）、JTAG cable、評估板以及嵌入式實時操作系統ThreadX等。其中編譯器模塊可以替換成ARM ADS Compiler或ARM SDT Compiler。
其主要特點如下：
1) 近似MS Visual Studio的調試界面風格，可以在Win98/ME/NT等多種Win32環境下運行；
2) 優秀的工程管理器、源代碼和二進制代碼編輯器、字符串搜索引擎以及調試目標的自由拖放等功能；
3) 支持彙編、C以及C++源碼級調試，不僅可以通過串口和並口進行本地調試，也可以通過TCP/IP進行遠端調試；
4) 集成了S-Record、Binary和Disassembly格式的內存上下載工具，Flash編程工具；
5) 支持多種常用的Jtag Cable，具備通過宏和腳本實現的自動化調試功能。
（十一） JEENI仿真器
JEENI仿真器是美國EPI公司生產的專門用於調試ARM7系列的開發工具。它與PC之間通過以太網口或串口連接，與ARM7目標板之間通過JTAG口連接。該仿真器使用獨立電源。
JEENI仿真器支持ARM/THUMB指令，支持彙編/高級語言調試。用戶應用程序通過JEENI仿真器下載到目標RAM中。通過JEENI仿真器，用戶可以觀察/修改ARM7的寄存器和存儲器的內容，用戶可以在所下載的程序上設置斷點，用戶可以以彙編/高級語言單步執行程序，也可以全速運行程序，用戶可以觀察高級語言變量的數據結構及內容並對變量的內容在線修改。
JEENI 內部使用了一片帶有高速緩存的 ARM 處理器，支持對調試操作的快速響應，比如：單步、讀寫存儲器、讀寫寄存器和下載應用程序到目標板。JEENI 的這種結構，允許以太網接口在處理器執行JTAG指令的同時訪問存儲器。這種設計極大的提高了下載速度。
JEENI仿真器能夠很好地與SDT2.5工具連接，用戶可使用SDT的編譯器和調試界面。JEENI 對那些正在使用ARM BlackICE/EmbeddedICE JTAG接口的用戶來說是即插即用的替代品。JEENI 可用於ARM SDT 2.11a 或 SDT 2.5，另外大多數第三方的調試器也都支持 JEENI
（十二） ULINK2 仿真器
ULINK2是ARM公司最新推出的配套RealView MDK使用的仿真器，是ULink仿真器的升級版本。ULINK2不僅具有ULINK仿真器的所有功能，還增加了串行調試（SWD）支持，返回時鐘支持和實時代理等功能。開發工程師通過結合使用RealView MDK的調試器和ULINK2，可以方便的在目標硬件上進行片上調試(使用on-chip JTAG， SWD和 OCDS)、Flash編程…
ULINK2 新特點：
標準Windows USB驅動支持ULINK2即插即用
支持基於 ARM Cortex-M3的串行調試
支持程序運行期間的存儲器讀寫、終端仿真和串行調試輸出
支持10-pin 連接線 (也支持20-pin 連接線)
ULINK2主要功能：
USB通訊接口高速下載用戶代碼
存儲區域/寄存器查看
快速單步程序運行
多種程序斷點
片內Flash編程
（十三） Multi-ICE
Multi-ICE是ARM公司自己的JTAG在線仿真器，目前的最新版本是2.1版。
Multi-ICE的JTAG鏈時鐘可以設置爲5 kHz到10 MHz，實現JTAG操作的一些簡單邏輯由FPGA實現，使得並行口的通信量最小，以提高系統的性能。Multi-ICE硬件支持低至1V的電壓。Multi-ICE 2.1還可以外部供電，不需要消耗目標系統的電源，這對調試類似手機等便攜式、電池供電設備是很重要的。
Multi-ICE 2.x支持該公司的實時調試工具MultiTrace，MultiTrace包含一個處理器，因此可以跟蹤觸發點前後的軌跡，並且可以在不終止後臺任務的同時對前臺任務進行調試，在微處理器運行時改變存儲器的內容，所有這些特性使延時降到最低。
Multi-ICE 2.x支持ARM7、ARM9、ARM9E、ARM 10和Intel Xscale微結構系列。它通過TAP控制器串聯，提供多個ARM處理器以及混合結構芯片的片上調試。它還支持低頻或變頻設計以及超低壓核的調試，並且支持實時調試。
Multi-ICE提供支持Windows NT4.0、Windows95/ 98/2000/Me、HPUX 10.20 和 Solaris V2.6/7.0的驅動程序。
Multi-ICE主要優點：
快速的下載和單步速度。
用戶控制的輸入/輸出位。
可編程的JTAG位傳送速率。
開放的接口，允許調試非ARM的核或DSP。
網絡連接到多個調試器。
目標板供電，或外接電源
| 二、 操作系統
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