基于LPC2210的嵌入式Linux開發(fā)平臺構(gòu)建

摘要：本文描述了ARM7 與uCLinux 操作系統(tǒng)的特點，詳細討論了基于ARM7 與uCLinux開發(fā)的平臺構(gòu)建過程。利用構(gòu)建好的開發(fā)平臺，通過示例來說明了基于NFS 方式的嵌入式Linux 的應用程序開發(fā)流程，該開發(fā)平臺將進一步應用于放射性氣體氣溶膠連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。

　　0 引言

　　隨著網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體和信息家電時代的到來，嵌入式系統(tǒng)在經(jīng)歷了近 20 年的發(fā)展歷程之后，進入了一個全新的發(fā)展階段。Linux 操作系統(tǒng)以其穩(wěn)定性好、可靠性高、源代碼公開、可裁剪等優(yōu)點已成為嵌入式領(lǐng)域的一股新興力量，具有巨大的市場潛力和商業(yè)價值。而ARM 處理器是目前應用的最為廣泛的嵌入式處理器架構(gòu)。因此，將Linux 操作系統(tǒng)移植到ARM 處理器平臺上并應用于實際的產(chǎn)品是最為流行的嵌入式產(chǎn)品解決方案。

　　放射性氣體氣溶膠監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理一般是以 8 位單片機作為控制核心，直接導致硬件電路復雜、設(shè)計和調(diào)試難度加大、集成度低、穩(wěn)定性差、系統(tǒng)升級難度較大等缺點。因此，本文采用LPC2210+uCLinux 的開發(fā)模式來設(shè)計整個監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理模塊，能夠很好的提升整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可操作性。其中LPC2210 是基于32 位ARM7TDMI 內(nèi)核的處理器，uCLinux 操作系統(tǒng)是開放源代碼的嵌入式Linux 的典范之作，主要針對沒有MMU(存儲器管理單元)的處理器，具有良好的可移植性和優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能。

　　1 硬件平臺介紹

　　硬件平臺采用 LPC2210 為系統(tǒng)硬件核心開發(fā)板，系統(tǒng)框圖如圖1 所示。主要包括：存儲系統(tǒng)、系統(tǒng)接口、用戶接口3 個部分。LPC2000 系列ARM7 處理器I/O 口供電電源為3.3V，內(nèi)核及片內(nèi)外設(shè)供電電源為1.8V，所以，系統(tǒng)設(shè)計為3.3V 應用系統(tǒng)。該系列的處理器可以使用外部時鐘源，內(nèi)部PLL 電路可調(diào)整系統(tǒng)時鐘，使系統(tǒng)運行速度更快（CPU 最大操作時鐘為60MHz）。

　　該硬件平臺擴展了2MB NOR Flash 和8MB PSRAM。為了方便程序調(diào)試以及最終代碼的固化應用，使用LPC2210 外部存儲器接口的Bank0 和Bank1 地址空間。在使用uCLinux操作系統(tǒng)時，NOR Flash 用來存放bootloader 程序，以便于加載并引導放在NAND Flash 中的uCLinux 內(nèi)核。

　　LPC2210 具有外部總線接口，設(shè)計電路為16 位總線方式對網(wǎng)卡芯片RTL8019AS 進行訪問，即數(shù)據(jù)總線D0~D15 與網(wǎng)卡芯片的SD0~SD15 連接，由于RTL8019AS 工作電壓是5V，而LPC2210 的I/O 電壓是3.3V，故需在總線上串接470 歐的保護電阻。網(wǎng)卡芯片的Vih 最小值為2.0V，故與LPC2210 連接時不需要加電平轉(zhuǎn)換芯片。

圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2 嵌入式Linux 開發(fā)平臺的構(gòu)建

　　本研究采用在宿主機上編寫程序，然后通過交叉編譯生成目標平臺上可以運行的可執(zhí)行文件，最后下載到目標板的特定位置運行的方法構(gòu)建平臺，即通常稱為的“宿主機+目標板”的開發(fā)模式，如圖2 所示。目標板分別通過RS-232 串口和RJ-45 以太網(wǎng)接口與宿主機連接。

　　宿主機上需要運行 2 個窗口，即宿主機本機操作窗口和串口終端窗口。宿主機操作窗口可以是本機的操作終端，也可以是通過遠程登錄登錄到Linux 服務(wù)器的操作界面。串口終端窗口可以是Linux 下的minicom，也可以是windows 下的超級終端。目標板可以看成一臺計算機，串口終端就相當于這臺計算機的顯示器，作為人機交互界面。在宿主機編譯、鏈接后得到的可執(zhí)行文件下載到目標板上運行。

圖2 嵌入式Linux 交叉開發(fā)環(huán)境