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嵌入式系统基本核心不能忘,ARM 是如何构架的?

关键词:嵌入式系统 ARM MPU

时间:2019-09-26 14:54:12      来源:网络

目前在嵌入式开发的过程中,开发者往往把大量精力投入到嵌入式微处理器MPU(Micro Processing Unit)与众多外设的连接方式以及应用代码的开发之中,而忽视了对嵌入式系统最基本、最核心部分的研究。

目前在嵌入式开发的过程中,开发者往往把大量精力投入到嵌入式微处理器MPU(Micro Processing Unit)与众多外设的连接方式以及应用代码的开发之中,而忽视了对嵌入式系统最基本、最核心部分的研究。

启动架构是嵌入式系统的关键技术。掌握启动架构对于了解嵌入式系统的运行原理有着重要的意义。嵌入式系统在启动时,引导代码、操作系统的运行和应用程序的加载主要有两种架构,一种是直接从Nor Flash启动的架构,另一种是直接从Nand Flash启动的架构。

需要注意的是,在嵌入式系统启动引导的过程中会有多种情况出现,如vxWorks的启动代码BootRom就有压缩和非压缩,驻留和非驻留方式之分,而操作系统本身也多以压缩映象方式存储,所以启动代码在执行和加载过程中需要根据不同的情况,作出相应的处理。

1从Nor Flash启动

Nor Flash具有芯片内执行(XIP,eXecute In Place)的特点,在嵌入式系统中常做为存放启动代码的首选。从Nor Flash启动的架构又可细分为只使用Nor Flash的启动架构和Nor Flash与Nand Flash配合使用的启动架构。图5 给出了这两种启动架构的原理框图。

1.1单独使用Nor Flash

在该架构中,引导代码、操作系统和应用代码共存于同一块Nor Flash中。系统上电后,引导代码首先在Nor Flash中执行,然后把操作系统和应用代码加载到速度更高的SDRAM中运行。另一种可行的架构是,在Nor Flash中执行引导代码和操作系统,而只将应用代码加载到SDRAM中执行。

该架构充分利用了Nor Flash芯片内执行的特点,可有效提升系统性能。不足在于随着操作系统和应用代码容量的增加,需要更大容量昂贵的Nor Flash来支撑。

1.2 Nor Flash和Nand Flash配合使用

Nor Flash的单独使用对于代码量较大的应用程序会增加产品的成本投入,一种的改进的方式是采用Nor Flash 和Nand Flash配合使用的架构。在该架构中附加了一块Nand Flash,Nor Flash(2M或4M)中存放启动代码和操作系统(操作系统可以根据代码量的大小选择存放于Nor Flash或者Nand Flash),而Nand Flash中存放应用代码,根据存放的应用代码量的大小可以对Nand Flash容量做出相应的改变。

系统上电后,引导代码直接在Nor Flash中执行,把Nand Flash中的操作系统和应用代码加载到速度更高的SDRAM中执行。也可以在Nor Flash中执行引导代码和操作系统,而只将Nand Flash中的应用代码加载到SDRAM中执行。该架构是当前嵌入式系统中运用最广泛的启动架构之一。

1.3从Nand Flash启动

有些处理器如SamSung公司的arm920T系列处理器S3C2410支持从Nand Flash启动的模式,它的工作原理是将NandFlash中存储的前4KB代码装入一个称为Steppingstone(BootSRAM)的地址中,然后开始执行该段引导代码,从而完成对操作系统和应用程序的加载。该方式需要处理器内部有NAND控制器,同时还要提供一定大小额外的SRAM空间,有一定的使用局限性,在实际开发中较少使用。

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