嵌入式开发环境和硬件平台调研报告

1、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:

2、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。我们人手一部的手机，工业控制 mcu短短

3、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 ardu ino,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，无硬件基础的人可以 快速上手。1、 ArduinoArduino 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Arduino IDE.编程语言：C/C+。中文官网：平台特点：可在 Windows、Mac

5、intosh OSX、Linux 三大主流操作系统上运行。 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

6、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 DUE 的板子上市晚（ 2012年底上市），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。 他

7、自己也做了一个公用开发平台，在 2011年上线了 MBEDb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可以。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：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，

8、因此您可以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计和测试,mbed不仅提供了操作系统，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 他开发人员服务。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，他只需要和这个硬件抽

9、象层打交道即可，也就 是说，用户基于mbed开发的应用可以很方便地更换使用不同厂商的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，所以 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 购买其它硬件就可以开始软件开发工作。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， 用户只要上网就可以开发，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

10、德国慕尼黑的KeilElektronik GmbH和美国德克萨斯的 Keil Software Inc Keil公司在2005年被 ARM公司收购。ARM现在有针对的开发环境 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，不仅易学易用，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开发最基础最常用的开发环境，基本上所 有MCU都可以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

11、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（带源码）?卩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

12、点：就是要收费（单机6-10万），开发方式还是一开始的命令行方式和寄 存器操作方式。lARsystemslAR 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。lAR EWARM的主要特点如下3:1 高度优化的

13、 IAR ARM C/C+ Comp iler2、 IAR ARM Assembler3、一 个通用的 IAR XLINK Li nker4、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CooCox品牌名称的含义是 Coo perate on Cortex,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ARM Cortex M系列的开发。目前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CoI

14、DE 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I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；基于ARMCortex MCU的统一外设接口 |免费和开源（Github开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）Coocex：CoX - 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

15、；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。6、stm32cubem

16、x类似于arduino和mbed的初始化开发环境stm32cubemx ,-7 / 益iVT：社 1-玄UE二2豈I三=二益二二竇 90 . M : . - V . i J I . H r - n - - - -11- - - 9 L L' - -isiai dd宮匸吃Lh|一*rT i占左j帀 ！ T?E'畅 E ia九 JR：Ab M鬲 【霁iigr1* ii*_i册 laa砂 IL-脅编译还是到stm32自己的True STUDIO或者keil、lAR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

17、可以对意法自己的芯片操作。赛普拉斯的PSOC Creator3.3: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。3 Tr+>tE4 Thihl* KffUKWP-W Cl*hD4B *4fp/jJr* 斥 I rn-ni'J 44-nM*u11 "J-f El” Sfl-(电二君Cilhq：厂 ITF rjT < 严U Sh-'=- q t 11 r TH! 'T T-tOUCwF5 口 UEUU><e + 址曲iHii hwfis

18、te勺, J, J.二B.-1 Bl -：d| 4jliflp liKulu mH hlJV MT 方 “1 A| Din7七Pvrlizl in |rt I"la "I U m r'w'RT M W： 4| -VW- in TpI Jr!- . 2 u. 4J皿"血冷l> ：1 乓!i#ud IjdvKij-nd. r.i If： IEJ 匸 III - j tbp-i “F :氐 F1 h.iJ dy 山 Id ：l如hi «>l鼻 Eu» hl. mi£J 、H d|d U.Kn.1 H METJ J

19、i S S APT?如 tilt+鼻址闵 HA厠IBUN斎缺ak岛*lia g创0.血J 止 Zfg Ba：.if :u.'i. 0 h.LT- I * 过斟心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 ArduinolDE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，ard