嵌入式开发环境和硬件平台调研报告.docx

1、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，常见器件等）。 开发周期短。IDC预计，到 ，ARM在嵌入式处理器市场的份额将提升至68%，高于 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

2、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（1020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

3、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STM32 cube mx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能够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ARM cortex-M系列芯片。还有个小强，叫：a

4、rduino，无硬件基础的人能够快速上手。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（Arduino IDE)。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（Arduino IDE)。硬件部分是能够用来做电路连接的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Arduino IDE。编程语言：C/C+ 。中文官网：平台特点：可在Windows、Macintosh OSX、Linux三大主流操作

5、系统上运行。简单清晰：Arduino IDE基于processing IDE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能够任意修改原始设计及相应代码。发展迅速：Arduino不但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

6、到有风靡全球，最大的优势在于庞大的库资源，能够减少大量在硬件上花费的精力，使其开发周期能够很短，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。可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 DUE的板子上市晚（ 底上市），支持力度不足。使其在高端开发上受阻。2、 Mbed：arduino的成功很大的刺激了各大半导体厂商，这其中就有ARM公司。她自己也做了一个公用开发平台，在 上线了MBED。其基本上完全效仿了arduino的开发形式，即简短精炼的开发语句，最少的

7、涉及硬件，mbed还把很多与硬件相关的程序使用中间件进行封装，这使得操作硬件不必再特意关心底层驱动，开发者只需要调用友好接口就能够。开发资源首先由厂商提供，扩充由开发者共享到网上。在web平台上建立论坛讨论。所有软硬件资源开源。现在已经有近20家半导体厂商提供了自己的mbed开发板。下面是arm公司的mbed网站自己对mbed的定义：使用 mbed 能够开发什么？首先，您能够非常快速地设计项目原型。mbed 操作系统可为您处理与硬件通信的繁琐工作，而且不特定于板。这就意味着，您在 mbed 操作系统上编写的代码可在任何板上运行，因此您能够试用不同的板而无需重新编写代码。为进一步帮助您进行原型设

8、计和测试，mbed 不但提供了操作系统，还提供了与云进行交互的方式、编程环境、调试接口和测试工具。其次，您无需切换 mbed 工具即可将原型转化为产品。mbed 工具包括设备端安全，云连接（包括负载平衡、服务器安全和多种通信协议），以及其它开发人员服务。mbed是一个面向ARM处理器的原型开发平台，它具体包括免费的软件库（SDK），硬件参考设计（HDK）和在线工具（Web）三部分内容，各个部分的具体介绍如下：SDK：mbed设计了一个硬件抽象层，从而屏蔽了不同mcu厂商提供了微处理之间的差异，对于用户来说，她只需要和这个硬件抽象层打交道即可，也就是说，用户基于mbed开发的应用能够很方便地更换

9、使用不同厂商的arm微处理器，从而留给用户更多的选择。HDK：HDK是mbed提供的硬件参考设计，它是面向用户开发设计的，因此HDK提供了统一了程序上载接口，单步调试接口，串口调试接口，用户无需购买其它硬件就能够开始软件开发工作。WEB：为了省去用户开发环境安装的麻烦，mbed提供了一个完备的基于浏览器的微处理器软件开发环境，包括代码编写，程序编译，版本控制等功能，用户只要上网就能够开发，编译结果只要下载保存到mbed开发板上即可工作，非常方便。3、 Keil软件：1、 Keil公司原来由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil

10、Software Inc。Keil公司在 被ARM公司收购。ARM现在有针正确开发环境MDK-ARM软件，为基于Cortex-M、Cortex-R4、ARM7、ARM9处理器设备提供了一个完整的开发环境。MDK-ARM专为微控制器应用而设计，不但易学易用，而且功能强大，能够满足大多数苛刻的嵌入式应用。是各类MCU开发最基础最常见的开发环境，基本上所有MCU都能够在此环境中进行开发，在朝库调用的方式精简开发。Keil MDK功能特点 完美支持Cortex-M、Cortex-R4、ARM7和ARM9系列器件。 行业领先的ARM C/C+编译工具链 确定的Keil RTX ，小封装实时操作系统（带源

11、码） Vision4 IDE集成开发环境，调试器和仿真环境 TCP/IP网络套件提供多种的协议和各种应用 提供带标准驱动类的USB 设备和USB 主机栈 为带图形用户接口的嵌入式系统提供了完善的GUI库支持 ULINKpro可实时分析运行中的应用程序，且能记录Cortex-M指令的每一次执行 关于程序运行的完整代码覆盖率信息 执行分析工具和性能分析器可使程序得到最优化 大量的项目例程帮助你快速熟悉MDK-ARM强大的内置特征 符合CMSIS (Cortex微控制器软件接口标准)缺点：就是要收费（单机610万），开发方式还是一开始的命令行方式和寄存器操作方式。4、 IAR systemsIAR

12、Embedded Workbench 是瑞典 IAR Systems 公司为 微处理器开发的一个集成开发环境(下面简称IAR EW),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能够模拟各种ARM 内核、外部设备甚至中断的软件运行环境。从中能够了解和评估IAR EWARM 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。IAR EWARM 的主要特点如下3 ：1、高度优化的IAR ARM C/C+ Compiler2、IAR ARM Assembler3、一个通用的IAR XLI

13、NK Linker4、IAR XAR 和XLIB 建库程序和IAR DLIB C/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、IAR C-SPY 调试器(先进的高级语言调试器）5、 Coocex：CooCox品牌名称的含义是Cooperate on Cortex。自 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ARM Cortex M系列的开发。当前CooCox工具已支持大部分主流Cortex M4，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

14、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ARMCortex MCU的统一外设接口 | 免费和开源（Github开源项目）；ColinkJTAG调试器 | 硬件开源；CoLinkExSW /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经过论坛或邮件，还提供在线的技术支持。，

15、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。平台不但可供自由交流分享，还要集中丰富的可复用源码及文档资源。6、 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True STUDIO或者keil

16、、IAR中编译、下载到芯片中。据意法自己网站宣传， 将会把stm32cube应用到所有的stm32项目中去。这个软件只能够对意法自己的芯片操作。7、 赛普拉斯的PSOC Creator3.3：其能够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经过代码或逻辑流程来实现。功能还是比较强大，可是这个软件只能够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PSOC Creator3.3属于免费软件，都有像图形化编程发展的趋

17、势，图形化软件开发会大量缩短开发周期，也相对直观很多。可是由于是免费版的，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环境能够在本地进行，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，只有经过其它的办法解决，mbed能够导入keil或IAR等软件，arduino经过其它软件例如Virtual Breadboard (VBB)，Simulator for Ardui

18、no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、 主流的用于嵌入式位机M0M4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）keilIARcoocex（arm）Arduino飞思卡尔7种开发板1意法25种开发板2恩智浦22种开发板艾特梅尔4种开发板15三星美国国家半导体德州仪器由此找到了arm核mcu销量最大的（ 市场占有率45%， 10亿颗）半导体厂商意法的stm32系列芯片；其在世

19、界和国内的应用都非常广泛，能够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-m0m7各系列。其编译和仿真环境能够是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。它能够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。