用戶進行嵌入式系統開發時,選擇合適的開發工具可以加快開發進度,節省開發成本。因此集成開發環境(IDE)一般含有編輯軟件、編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調試軟件、工程管理及函數庫等,基本上均可在PC機上完成。而調試工作則需要配合其他的模塊或產品方可完成,主要有指令集模擬器、駐留監控軟件、JTAG仿真器、在線仿真器等。

目前比較著名的集成開發環境有ARM SDT、ARM ADS、MULTI 2000、Hitools for ARM、Embest IDE for ARM等,比較好的仿真器有美國EPI公司生產的專門用于調試ARM7系列的JEENI仿真器、ARM公司自己開發的JTAG在線仿真器Multi-ICE。目前國產的開發工具基本上還是空白。

聚芯開發工具的概要說明

聚芯SoC是在中科院知識創新工程、863項目“高速32位嵌入式CPU開發”、北京市工業發展資金等支持下開發的重要創新成果。該芯片精心打造出新型的高效可靠的SoC總線架構L*BUS,基于“龍芯”CPU核/DSP部件,集成自主開發的南北橋功能部件,從計算機體系結構角度把握單芯片系統集成技術,使其性價比遠大于“龍芯CPU/DSP+南/北橋+顯示設備”,能支持Linux、VxWorks、WindowCE等操作系統。

聚芯SoC也有自身的集成開發環境(IDE),主要以移植為主,能很好的支持Linux開發環境,本文重點放在開發評估板和Ejtag仿真器上。聚芯開發工具具有自身鮮明特點,能支持兼容PMON2000的BIOS系統和豐富的4種系統加載手段(業界少見),即基于NandFlash、串口通訊、TFTP、USB盤等方式來加載操作系統。聚芯開發工具提供了強大的可擴展性好的評估板,開發評估板除了一般嵌入式開發板常有的功能外,還支持PCI擴展、多功能設備總線擴展等功能,拓展了原型系統覆蓋范圍。此外,聚芯開發工具還提供強大的eJTAG在線調試器,也可以快速燒寫NandFlash,十分便利于用戶調試目標產品。

聚芯開發評估板和在線調試器

聚芯開發評估板JXEVB-1A對聚芯EraSoC-1000A的所有功能進行了演示設計和擴展,也為其他參考設計方案提供藍本。它主要由兩塊板卡即核心板和擴展板組成,通過DDRII接口進行連接,如圖1所示。其主要技術指標如下:

* 主處理器:EraSoC-1000A,工作主頻高達300MHz

* SDRAM:16M×32位,工作時鐘133MHz

* Flash:NOR FLASH 512K×8位,用于存放BIOS,NAND FLASH 64M×8-位(20年數據保存)

* 多功能設備總線:預留DOC2000和CF卡接口,并可通過DOC2000插座口擴展其他總線設備

* PCI接口:兼容PCI 2.2,32位、33/66MHz,支持3個PCI主設備,多個從設備

* USB接口:兼容USB2.0

* 視頻輸出:支持通用的STN/TFT LCD面板以及VGA接口輸出,LCD TFT 16/18/24位25.6萬色,STN 256色

* 異步串口:3通道,DB-9連接器,傳輸率最高到115,200bps

* 通用編程接口GPIO:包括復用的I/O總共76個GPIO

* 實時時鐘:提供年、月、日、星期、時、分、秒等實時信息(±30ppm)

* I2C總線:支持400KHz數據傳輸率,板上帶512K的FRAM

* SPI總線:外接了SD卡和4線阻觸摸屏控制器

* RTL8139以太網接口:10M/100Mbase-TX標準,標準的帶綠、黃2個LED指示燈的RJ45連接器,綠燈指示連接狀態,黃燈指示數據傳輸或傳輸速度

* PS/2接口:外接PS/2鼠標和鍵盤

* CAN接口:支持CAN 協議,支持10kbps~1Mbps傳輸率

* PWM:脈沖寬度調制

* eJTAG接口:可外接并口和USB在線調試仿真器,提供實時在線調試

* 音頻輸入:標準 Audio Jack連接器,支持8~48KHz@16、20、24位采樣(開發板暫不支持)

* 音頻輸出:標準 Audio Jack連接器,Line Out輸出,支持8~48KHz@16、20、24位采樣(開發板暫不支持)

* 工作溫度:-40~85℃

* 機械尺寸:核心板:78.9×

* 擴展板:200×150mm

該開發評估板支持的I/O設備十分豐富,具有一般開發板所具有的特點外,如MAC、USB、Uart、Parallel、I2C、AC’97、PS/2、SP、PWM、RTC、GPIO等,還增加了PCI擴展槽、多功能設備總線、CAN總線和高分辨率的STN/TFT LCD和VGA顯示接口。開發板含2個PCI擴展槽,可以擴展2個PCI主設備,也可以掛接PCI橋,進一步擴展PCI設備,十分方便基于PCI總線的產品開發；多功能擴展總線則提供DOC2000插座加一轉接卡,可以支持SRAM、I/O設備、A/D、D/A及其他擴展設備,包容盡可能多的控制設備；顯示接口既可以支持VGA方式又可以支持STN/TFT方式,而且品種十分豐富,支持1bpp、2bpp、4bpp、8bpp、16bpp、18bpp、24bpp等,最大分辨率2,048×1,536,是現有開發系統最強大的。

該開發評估板配有強大的JX PMON2000,除了常規的PMON2000功能外,還擴展了針對NandFlash、Uart、USB、tftp等設備的命令,如Sload、Nand_write、Nand_load,使開發人員十分方便選擇系統介質。在此BIOS基礎上支持多種介質引導操作系統,即基于NandFlash、串口通訊、TFTP、USB盤等方式來加載操作系統,為一般開發工具所少見的。

該開發評估板還配有界面友好的JXejtag仿真器,如圖2所示,支持停止運行、單步運行、多步運行、內存或I/O設備讀寫、查看/修改CPU寄存器、斷點調試、反匯編操作等功能。該工具極大方便用戶定位目標系統的軟硬件故障,加快產品開發步伐。

如何快速構建目標系統

用戶如何構建目標系統要根據產品特點而定。首先要熟悉聚芯SoC芯片特點,如果聚芯SoC片上集成的功能已滿足目標產品的要求,那么根據聚芯開發板參考設計進行剪裁,直接設計電原理圖,與此同時也可在評估板上同步做應用軟件開發,然后下移到目標產品上。

如果聚芯SoC片上集成的功能還不能滿足目標產品的要求,那就要做深入的分析,由于聚芯SoC某些功能是復用的,必須考慮清楚哪些功能是必須的,哪些功能是不必要的,有些功能通過分時復用(分時驅動總線)來實現,然后通過擴展的PCI總線或多功能設備總線來驅動外接設備,以滿足目標產品的功能要求。應該說明的是必要的時候,也可以通過SPI、USB、I2C、UART掛接外圍設備。

實際上,聚芯開發評估板覆蓋了聚芯SoC的特性,也有BIOS和相應的經過剪裁的操作系統(Linux、VxWorks、WindowCE),為產品開發提供了比較精準的參考設計,客戶很容易在開發板上構建產品原型,驗證產品實現的可行性,加快產品開發周期。

本文小結

面向聚芯SoC的開發工具結合聚芯SoC芯片的特點,在開發評估板和在線調試器上有鮮明特色,不僅填補了國產芯片的開發工具空白,而且已得到了推廣應用,也必將推動國內嵌入式開發工具研究開發的水平。

圖1:聚芯開發評估板JXEVB-1A。

圖2:聚芯在線調試器界面。

作者:張志敏

總裁

北京中科億芯信息技術有限公司