ARM－Linux与MCU开发的不同之处

针对 ARM-Linux 程序的开发，主要分为三类：应用程序开发、驱动程序开发、系统内核开发，针对不同种类的软件开发，有其不同的特点。

今天我们来看看 ARM-Linux 开发和 MCU 开发的不同点，以及 ARM-Linux 的基本开发环境。

1.  ARM-Linux 应用开发和单片机开发的不同
这里先要做一个说明，对于 ARM 的应用开发主要有两种方式：一种是直接在 ARM 芯片上进行应用开发，不采用操作系统，也称为裸机编程，这种开发方式主要应用于一些低端的 ARM 芯片上，其开发过程非常类似单片机，这里不多叙述。

还有一种是在 ARM 芯片上运行操作系统，对于硬件的操作需要编写相应的驱动程序，应用开发则是基于操作系统的，这种方式的嵌入式应用开发与单片机开发差异较大。ARM-Linux 应用开发和单片机的开发主要有以下几点不同：

（1）应用开发环境的硬件设备不同
单片机：开发板，仿真器（调试器），USB 线；

ARM-Linux：开发板，网线，串口线，SD 卡；

对于 ARM-Linux 开发，通常是没有硬件的调试器的，尤其是在应用开发的过程中，很少使用硬件的调试器，程序的调试主要是通过串口进行调试的；但是需要说明的是，对于 ARM 芯片也是有硬件仿真器的，但通常用于裸机开发。

（2）程序下载方式不同

单片机：仿真器（调试器）下载，或者是串口下载；

ARM-Linux:串口下载、tftp 网络下载、或者直接读写 SD、MMC 卡等存储设备，实现程序下载；

这个与开发环境的硬件设备是有直接关系的，由于没有硬件仿真器，故 ARM-Linux 开发时通常不采用仿真器下载；这样看似不方便，其实给 ARM-Linux 的应用开发提供了更多的下载方式。

（3）芯片的硬件资源不同
单片机：通常是一个完整的计算机系统，包含片内 RAM，片内 FLASH，以及 UART、I2C、AD、DA 等各种外设；

ARM：通常只有 CPU，需要外部电路提供 RAM 以供 ARM 正常运行，外部电路提供 FLASH、SD 卡等存储系统映像，并通过外部电路实现各种外设功能。由于 ARM 芯片的处理能力很强，通过外部电路可以实现各种复杂的功能，其功能远远强于单片机。

（4）固件的存储位置不同
单片机：通常具备片内 flash 存储器，固件程序通常存储在该区域，若固件较大则需要通过外部电路设计外部 flash 用于存储固件。

ARM-Linux: 由于其没有片内的 flash, 并且需要运行操作系统，整个系统映像通常较大，故 ARM-Linux 开发的操作系统映像和应用通常存储在外部的 MMC、SD 卡上，或者采用 SATA 设备等。

（5）启动方式不同
单片机：其结构简单，内部集成 flash, 通常是芯片厂商在程序上电时加入固定的跳转指令，直接跳转到程序入口（通常在 flash 上）；开发的应用程序通过编译器编译，采用专用下载工具直接下载到相应的地址空间；所以系统上电后直接运行到相应的程序入口，实现系统的启动。

ARM-Linux：由于采用 ARM 芯片，执行效率高，功能强大，外设相对丰富，是功能强大的计算机系统，并且需要运行操作系统，所以其启动方式和单片机有较大的差别，但是和家用计算机的启动方式基本相同。其启动一般包括 BIOS，bootloader，内核启动，应用启动等阶段；

 (a)启动 BIOS: BIOS 是设备厂家（芯片或者是电路板厂家）设置的相应启动信息，在设备上电后，其将读取相应硬件设备信息，进行硬件设备的初始化工作，然后跳转到 bootloader 所在位置（该位置是一个固定的位置，由 BIOS 设置）。（根据个人理解，BIOS 的启动和单片机启动类似，需要采用相应的硬件调试器进行固件的写入，存储在一定的 flash 空间，设备上电启动后读取 flash 空间的指令，从而启动 BIOS 程序。）

(b)启动 bootloader: 该部分已经属于嵌入式 Linux 软件开发的部分，可以通过代码修改定制相应的 bootloader 程序，bootloader 的下载通常是采用直接读写 SD 卡等方式。即编写定制相应的 bootloader,编译生成 bootloader 映象文件后，利用工具（专用或通用）下载到 SD 卡的 MBR 区域（通常是存储区的第一个扇区）。此时需要在 BIOS 中设置，或者通过电路板的硬件电路设置，选择 bootloader 的加载位置；若 BIOS 中设置从 SD 卡启动，则 BIOS 初始化结束后，将跳转到 SD 卡的位置去执行 bootloader,从而实现 bootloader 的启动。
Bootloader 主要作用是初始化必要的硬件设备，创建内核需要的一些信息并将这些信息通过相关机制传递给内核，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，最终调用操作系统内核，真正起到引导和加载内核的作用。

(c)启动内核 ：bootloader 启动完成初始化等相关工作之后，将调用内核启动程序。这就进入了实际的操作系统相关内容的启动了，包括相应的硬件配置，任务管理，资源管理等内核程序的启动。

(d)启动应用：在操作系统内核启动之后，就可以开始启动需要的应用，去完成真正的业务操作了。

2.  Arm-Linux 基本开发环境
前面介绍了 ARM-Linux 应用开发和单片机开发的不同之处，相信你已经对 ARM-Linux 应用开发有了一个基本的认识了，下面将介绍一下 ARM-Linux 的基本开发环境。其主要包括硬件环境和软件环境两个部分，这里以 iMX53 和 Ubuntu 为例进行说明。

（1）硬件环境
开发板：ARM 运行的硬件环境，或者是相应项目的 ARM 电路板；

计算机：作为开发主机使用，安装 Linux(如 Ubuntu)），或者采用虚拟机安装 Ubuntu；

串口线：用于开发过程中采用终端进行串口调试或下载程序；

网线：用于连接 arm-board 和开发主机，实现 tftp 下载内核（程序等），通过网络 nfs 运行程序等。

 SD 卡（及读卡器）或者其他存储设备：用于存储 bootloader、内核映像等，以及最终的软件系统的存储；开发过程中，通常用于保存 bootloader,引导系统启动。

（2）软件环境
Ubuntu： 作为操作系统，是整个软件开发环境的载体，相应的开发工具都布置在此系统中。

LTIB： 这是 freescale 的提供的一个编译工具链，能够很方便的将源代码文件编译为适合的程序代码，并对程序进行调试；用户也可以通过下载源码构建自己的编译工具链。

tftp： 用于从开发主机 Ubuntu 上向 arm-board 下载内核文件、应用文件等。

nfs 网络文件系统：用于在开发主机上建立网络 nfs 文件根系统，arm-board 通过 nfs 网络文件系统读取开发主机上的虚拟根文件系统，完成系统的启动；方便系统的开发与调试。

minicom：串口调试工具，用于在开发主机上与 arm-board 通信，实现对 arm-board 上应用程序的操作与调试；

Eclipse：集成开发环境，主要方便代码的编辑、编译等，也可采用 DS5，RealView 等；或者采用 gedit 进行编辑，通过 LTIB 进行编译和管理。