ARM®系列微處理器作為全球16/32 位 RISC 處理器市場的領先者， 在許多領域內得到了成功的應用。近年來，ARM 在國內的應用也得到了飛速的發展，越來越多的公司和工程師在基于 ARM 的平臺上面開發自己的產品。
與傳統的 4/8位單片機相比，ARM 的性能和處理能力當然是遙遙領先的，但與之相應，ARM 的系統設計復雜度和難度，較之傳統的設計方法也大大提升了。本文旨在通過討論系統程序設計中的幾個基本方面，來說明基于 ARM 的嵌入式系統程序開發的一些特點，并提出和解決了一些常見的問題。
文章分成幾個相對獨立的章節刊載。第一部分討論基于 ARM 的嵌入式程序開發和移植過程中的一些基本概念。
1．嵌入式程序開發過程
不同于通用計算機和工作站上的軟件開發工程，一個嵌入式程序的開發過程具有很多特點和不確定性。其中最重要的一點是軟件跟硬件的緊密耦合特性。
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2018-10-31 15:07 上傳
這是兩類簡化的嵌入式系統層次結構圖。由于嵌入式系統的靈活性和多樣性，上面圖中各個層次之間缺乏統一的標準，幾乎每一個獨立的系統都不一樣。這樣就給上層的軟件設計人員帶來了極大地困難。第一，在軟件設計過程中過多地考慮硬件，給開發和調試都帶來了很多不便；第二，如果所有的軟件工作都需要在硬件平臺就緒之后進行，自然就延長了整個的系統開發周期。這些都是應該從方法上加以改進和避免的問題。
為了解決這個問題， 工程和設計人員提出了許多對策。 首先在應用與驅動 （或API）這一層接口，可以設計成相對統一的一些接口函數，這對于具體的某一個開發平臺或在某個公司內部，是完全做得到的。這樣一來，就大大提高了應用層軟件設計的標準化程度，方便了應用程序在跨平臺之間的復用和移植。
對于驅動/硬件抽象這一層，因為直接驅動硬件，其標準化變得非常困難甚至不太可能。但是為了簡化程序的調試和縮短開發周期，我們可以在特定的 EDA工具環境下面進行開發，通過后再進行移植到硬件平臺的工作。這樣既可以保證程序邏輯設計的正確性，同時使得軟件開發可平行甚至超前于硬件開發進程。
我們把脫離于硬件的嵌入式軟件開發階段稱之為“PC 軟件”的開發，可以用下面的圖來示意一個嵌入式系統程序的開發過程。
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2018-10-31 15:07 上傳
在“PC 軟件”開發階段，可以用軟件仿真，即指令集模擬的方法，來對用戶程序進行驗證。在 ARM 公司的開發工具中，ADS®內嵌的 ARMulator 和RealView® 開發工具中的 ISS，都提供了這項功能。在模擬環境下，用戶可以設置 ARM 處理器的型號、時鐘頻率等，同時還可以配置存儲器訪問接口的時序參數。程序在模擬環境下運行，不但能夠進行程序的運行流程和邏輯測試，還能夠統計系統運行的時鐘周期數、 存儲器訪問周期數、 處理器運行時的流水線狀態 （有效周期、等待周期、連續和非連續訪問周期）等信息。這些寶貴的信息是在硬件調試階段都無法取得的，對于程序的性能評估非常有價值。
為了更加完整和真實地模擬一個目標系統，ARMulator 和 ISS 還提供了一個開放的 API 編程環境。用戶可以用標準 C 來描述各種各樣的硬件模塊，連同工具提供的內核模塊一起，組成一個完整的“軟”硬件環境。在這個環境下面開發的軟件，可以更大程度地接近最終的目標。
利用這種先進的 EDA 工具環境，極大地方便了程序開發人員進行嵌入式開發的工作。當完成一個“PC 軟件”的開發之后，只要進行正確的移植，一個真正的嵌入式軟件就開發成功了。 而移植過程是相對比較容易形成一套規范的流程的，其中三個最重要的方面是:
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2018-10-28 15:51 上傳
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