嵌入式开发环境和硬件平台调研报告.docx

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嵌入式开发环境和硬件平台调研报告

嵌入式开发环境和硬件平台调研报告

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嵌入式开发环境和硬件平台调研报告

调研的主要目标：

软件：

●找到一款适合今后发展的嵌入式软件开发平台，此平台适合大多数嵌入式硬件开发；

●满足主流应用开发（例如物联网应用，手持机开发，各类接口，通讯协议，常用器件等）。

●开发周期短。

IDC预计，到2016年，ARM在嵌入式处理器市场的份额将提升至68%，高于2012年的60%。

由此看出未来嵌入式将进入ARM的时代。

考虑到了未来发展，硬件上采用的是32位arm核心的MCU处理器。

这样就围绕着arm来确定开发的软件环境。

首先说说arduino，紧接着是MBED，其次是Keil和IAR，再是coocex，最后是各个厂家自己的arm开发环境。

硬件：

●选择需要满足今后若干年（10~20年）不会落后，具有先进的前瞻性技术。

●产品性能稳定可靠，功耗要低。

●应用前景广泛，各类硬件接口丰富。

●开发周期短。

●技术支持力度强。

主流厂商，销量大，技术支持好（案例多）产品生态链全。

为适应未来发展，选择了arm核的32位嵌入式MCU，核心是基于精简指令集（RSIC）的ARM系列，现在主要是ARM的cortex-M系列芯片。

软硬件环境相互关联，首先是硬件决定软件，软件开发的难易程度，技术支持度又反过来决定具体的硬件。

当然本次选型中主要集中在了arm系列的软硬件环境，这是由于现在最多的嵌入式开发都集中在ARM上。

我们人手一部的手机，工业控制mcu短短几年也被arm占去很大一块市场。

知名的半导体厂商NXP也提出今后其全面转向arm市场。

一、下面先介绍软件开发环境：

开发环境调研找了很多，有arduino，mbed，cocoon，keil，air，各半导体厂商自己的IDE，各家都有优点。

最终确定以mbed和STM32cubemx两个环境交互使用（两个环境代码基本通用），当需要跑仿真和分析时用KEIL。

这样确保了无论在何种情况下都可以将工程不停顿的进行下去。

下面将选型中几个很有特色的开发环境一一列出，除了arduino，它们有个共同特点，都支持大多数半导体厂商的ARMcortex-M系列芯片。

还有个小强，叫：

arduino，无硬件基础的人可以快速上手。

1、Arduino：

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE）。

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE）。

硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板，MCU是爱特梅尔公司的8位51单片机（近些年也出了3款arm核的开发板）；另外一个则是ArduinoIDE。

编程语言：

C/C++。

中文官网：

平台特点：

可在Windows、MacintoshOSX、Linux三大主流操作系统上运行。

简单清晰：

ArduinoIDE基于processingIDE开发。

对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。

Arduino语言不需要太多的单片机基础、编程基础。

开放性：

Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的，在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。

发展迅速：

Arduino不仅仅是全球最流行的开源硬件，也是一个优秀的硬件开发平台，更是硬件开发的趋势。

Arduino简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现，更快的完成自己的项目开发，大大节约了学习的成本，缩短了开发的周期。

仅仅凭借十几款8位51核的mcu和开源的软硬件环境在短短十年，从无到有风靡全球，最大的优势在于庞大的库资源，可以减少大量在硬件上花费的精力，使其开发周期可以很短，开发难度很低。

近些年arduino已经开始应用到无人机，3D打印机，可穿戴设备。

但是其选型中对功耗的考虑较少，导致可穿戴设备只能测试，不能用于实际工程。

内存不足，导致很多高端应用无法展开。

其高端mcu（ARM核）arduino

2、IAR

systemsIAREmbeddedWorkbench是瑞典IARSystems公司为微处理器开发的一个集成开发环境（下面简称IAREW）,支持ARM，AVR，MSP430等芯片内核平台。

EWARM中包含一个全软件的模拟程序（simulator）。

用户不需要任何硬件支持就可以模拟各种ARM内核、外部设备甚至中断的软件运行环境。

从中可以了解和评估IAREWARM的功能和使用方法。

其比较好的是其编译器比较高效。

其它基本上与keil类似。

IAREWARM的主要特点如下[3]：

1、高度优化的IARARMC/C++Compiler

2、IARARMAssembler

3、一个通用的IARXLINKLinker

4、IARXAR和XLIB建库程序和IARDLIBC/C++运行库

5、功能强大的编辑器

6、项目管理器

7、命令行实用程序

8、IARC-SPY调试器（先进的高级语言调试器）

3、Coocex：

CooCox品牌名称的含义是CooperateonCortex。

自2009年成立之日起，CooCox团队就一直致力于为用户提供免费和开源的ARM开发工具，专注于ARMCortexM系列的开发。

目前CooCox工具已支持大部分主流CortexM4，M3，M0和M0+芯片。

CooCox包含一套完整的开发工具：

CooCox工具链

CoIDE——基于Eclipse和GCC的全功能集成开发环境（IDE），傻瓜组态式编程软件|免费；

CoFlash——独立的Flash编程软件|免费；

CoSmart——图形化智能管脚配置和代码生成工具|免费；

CoAssistant——寄存器助手，有在线版本和CoIDE集成版本|免费；

CoX——基于ARMCortexMCU的统一外设接口|免费和开源（Github开源项目）；

Colink——JTAG调试器|硬件开源；

CoLinkEx——SW/JTAG调试器|硬件开源；

CoMDKPlugin——支持各类调试器的MDK插件|免费；

CoOS——嵌入式实时操作系统（RTOS）|免费和开源

除免费的开发工具外，CooCox通过论坛或邮件，还提供在线的技术支持。

，用户可方便地向CooCox提出问题和建议。

CooCox把所有的启动代码、外围库、驱动、OS等抽象为一个个组件（components），再搭配相应的例程（examples）。

事实上，从广义上讲，包括例程在内的所有可复用的源代码均可称为组件。

这样一来就大大简化和加速了开发，让嵌入式开发如同“搭积木”一般简单。

CooCox正在打造一个汇聚全球行业专家、业余爱好者、半导体厂商的平台。

平台不仅可供自由交流分享，还要集中丰富的可复用源码及文档资源。

http:

//www.coocox.org

4、stm32cubemx

类似于arduino和mbed的初始化开发环境stm32cubemx，

编译还是到stm32自己的TrueSTUDIO或者keil、IAR中编译、下载到芯片中。

据意法自己网站宣传，2016年将会把stm32cube应用到所有的stm32项目中去。

这个软件只可以对意法自己的芯片操作。

5、赛普拉斯的PSOCCreator3.3：

其可以将大多数的程序用图形化编程完成，用户需要的特有流程需要通过代码或逻辑流程来实现。

功能还是比较强大，但是这个软件只可以对赛普拉斯自己的芯片操作。

以上这些开发环境自成体系，各有优缺点，keil和IAR偏向底层开发，历史悠久，开发比较繁琐，周期相对会长一些，属于收费软件，技术支持会好一些。

cooked、stm32cubemx和赛普拉斯的PSOCCreator3.3属于免费软件，都有像图形化编程发展的趋势，图形化软件开发会大量缩短开发周期，也相对直观很多。

但是由于是免费版的，其技术支持度和版本更新速度不是很快。

有时碰到技术问题可能无法及时解决。

Mbed也是一个相对非常类似于ArduinoIDE的一种开发环境，两者的共同特点是软硬件都免费开源，软件开发形式类似，都是代码编程，有非常简练，清晰直观的指令。

Arduino的IDE环境可以在本地进行，Mbed是来自ARM公司的基于互联网的编译环境。

两个都不能进行在线调试，只有通过其它的办法解决，mbed可以导入keil或IAR等软件，arduino通过其它软件例如VirtualBreadboard（VBB），SimulatorforArduino调试。

二、硬件：

1、首先就是产品生态链全的，例如高中低端的芯片都有，各类接口丰富。

2、ａｒｍ主流的用于嵌入式３２位机ＣＯＲＴＥＸ—M0~M4芯片高低速都有。

3、市场占有率高的，库资源多的，技术支持有力。

这样的厂商主要有飞思卡尔，意法，恩智浦，艾特梅尔，三星，美国国家半导体等等。

在以上软件环境中这些半导体厂商支持或者针对其开发的有：

Mbed（arm）

keil

IAR

coocex（arm）

Arduino

飞思卡尔

7种开发板

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1

意法

25种开发板

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2

恩智浦

22种开发板

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艾特梅尔

4种开发板

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15

三星

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美国国家半导体

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德州仪器

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由此找到了arm核mcu销量最大的（2013年市场占有率45%，2015年10亿颗）半导体厂商意法的stm32系列芯片；其在世界和国内的应用都非常广泛，可以参考的例程也最丰富。

意法针对mbed定制了25款开发板，基本上涵盖了cortex-m0~m7各系列。

其编译和仿真环境可以是keil和air，或者是SW4stm32（意法自己的编译环境）。

这次选择的两款芯片都具有低功耗模式。

特别是stm32l476，采用了意法自己专利低功耗技术，获得极低的功耗表现。

这款芯片属于CORTEX-M4系列，具备DSP数字信号处理能力，和1M的flash。

它可以广泛的用于物联网设备，手持机，无人机飞控，数字信号算法，低功耗设备应用。

这将为今后优化浇灌中温湿度算法，充放电节能功耗优化，在系统中增加微型操作系统，给后期开发带来的开发带来很多便利。