STR71xF嵌入式系统设计和实践

μC/OS-II由Micrium公司提供，是一个可移植、可固化的、可裁剪的、占先式多任务实时内核，它提供信号量、带互斥机制的信号量、事件标志、消息信箱、消息队列、内存管理、时钟管理、任务管理等服务，适用于多种微处理器，微控制器和数字处理芯片（已经移植到超过100种以上的微处理器应用中），同时，该系统源代码开放、整洁、一致，注释详尽，适合系统开发。

3 嵌入式系统设计

3.1 硬件设计

该系统的硬件主要由STR710F微处理器，电源、复位、时钟电路，JTAG调试电路，基本的按键和LED显示等人机接口电路和时钟电路所组成。系统设计结构如图1所示。

在硬件上，系统包括基于STR710FZ2TB的ARM开发平台和时钟电路两大部分，其中ARM开发平台由电源部分，复位电路，时钟电路，JTAG调试电路，Boot模式配置电路，ADC接口等组成。

电源部分电路见图2所示。

其中LM1117是稳压集成电路，输入5V，输出3.3V。

复位芯片采用 IMP809S，系统主时钟为16MHz，ADC接口电路可外接模拟信号或用板上模拟电压。

3.2 软件设计

3.2.1 BootLoader设计

简单地说，BootLoader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。通常，Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的 Boot Loader 几乎是不可能的。另外，由于 Boot Loader 的实现依赖于 CPU 的体系结构，因此大多数 Boot Loader 都分为 stage1 和 stage2 两大部分。依赖于 CPU 体系结构的代码，比如设备初始化代码等，通常都放在 stage1 中，而且通常都用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。而 stage2 则通常用C语言来实现，这样可以实现给复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。

Boot Loader 的 stage1 通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：

硬件设备初始化。

为加载 Boot Loader 的 stage2 准备 RAM 空间。

拷贝 Boot Loader 的 stage2 到 RAM 空间中。

设置好堆栈。

跳转到 stage2 的 C 入口点。

Boot Loader 的 stage2 通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：

初始化本阶段要使用到的硬件设备。

检测系统内存映射(memory map)。

将 kernel 映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 空间中。

为内核设置启动参数。

调用内核。

3.2.2 应用程序设计

本实例主要用FIQ来设计一个时钟，实现一小时计时，由于需要4个7段数码管，考虑到I/O口的数量，所以采用动态显示方式。要点是要掌握ARM7TDMI的快速中断原理和定时器原理，能正确地分配时钟。程序流程图如图8 所示。

图8 时钟程序流程框图

4 开发环境介绍

硬件开发主要采用Protel 99se。软件开发主要采用ADS1.2集成开发环境和EMBEST PowerICE For ARM仿真器。下面着重对ADS1.2集成开发环境进行介绍。

ADS 集成开发环境是ARM 公司推出的ARM 核微控制器集成开发工具，英文全称为ARM Developer Suite，成熟版本为ADS1.2。ADS1.2 支持ARM10 之前的所有ARM 系列微控制器，支持软件调试及JTAG 硬件仿真调试，支持汇编、C、C++源程序，具有编译效率高、系统库功能强等特点，可以在Windows98、Windows XP、Windows2000 以及RedHat Linux上运行。

ADS 1.2 由6 个部分组成，如表1 所示

表1 ADS 1.2 的组成部分

5 结束语

本次设计基本完成预期目标，时钟计时精确稳定可靠。通过本次设计实践，使嵌入式系统课程知识得到了回顾，加深了理解，基本掌握了ARM系统的软硬件开发流程，无论是；理论知识还是实际动手能力都到了较大提高。

参考文献
[1] 田泽．嵌入式系统开发和应用教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005：1-9．
[2] STR71xF 参考指南（意法半导体公司）；
[3] 嵌入式实时操作系统uC/OS-II（第2版） 2003.5 北京航空航天大学出版社 邵贝贝；
[4] 张锡鹤 盛鸿宇．印制电路板电路设计实训教程[M]．北京：科学出版社，2005。
[5] Samuel P.Harbison III, Guy L.Steele Jr.C:A Reference Manual Fifth Edition．China Machine Press，2003.