Linux開發(fā)套件的設(shè)計(jì)應(yīng)用

Linux長(zhǎng)期以來一直處于打入嵌入式系統(tǒng)的邊緣，但一個(gè)障礙是缺乏經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的開發(fā)板，處理器速度足夠快，存儲(chǔ)空間足以應(yīng)對(duì)Linux。在過去幾年中，情況發(fā)生了變化，并且有許多低成本的開發(fā)板，每個(gè)板都有一系列插件外設(shè)和帶有處理器的處理器，其功能和內(nèi)存可以舒適地執(zhí)行基于Linux的應(yīng)用程序。本文將介紹BeagleBoard/BeagleBone和PandaBoard。它還將研究制造商解決同一問題的方法 - 飛思卡爾塔式開發(fā)系統(tǒng)，特別強(qiáng)調(diào)MPC8309 PowerQUICC II Pro處理器。

圖1：德州儀器BeagleBoard。

開發(fā)出第一款BeagleBoard是為了展示TI OMAP3530片上系統(tǒng)的功能。 OMAP?（開放多媒體應(yīng)用平臺(tái)）產(chǎn)品是TI DaVinci?平臺(tái)的一部分，顧名思義，它的目標(biāo)是媒體處理，但也可以看作是一款功能非常強(qiáng)大的“片上計(jì)算機(jī)”。 3530采用運(yùn)行頻率高達(dá)720 MHz的ARM?Cortex?-A8內(nèi)核，并在片上集成了TI TMS320C84x DSP和Imagination Technologies PowerVR SGX圖形引擎。片上還有一個(gè)顯示子系統(tǒng)，一個(gè)攝像頭接口，一系列串行接口和四個(gè)USB控制器，以及內(nèi)核和64 kB SRAM和128 kB ROM的內(nèi)存緩存。增加低功耗（TI不提供整體功耗數(shù)據(jù)，聲稱它取決于應(yīng)用程序）以及它是當(dāng)時(shí)最強(qiáng)大的基于ARM的設(shè)備這一事實(shí)，并且您擁有一臺(tái)非常吸引人的小型計(jì)算機(jī)。

在TI內(nèi)部，一小組人士決定將3530安裝在極小的電路板上。該團(tuán)隊(duì)決定只提供標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展總線，如USB 2.0，SDIO和DVI-D以及MMC/SD（多媒體卡/安全數(shù)字）卡插槽，而不是添加LCD或Wi-Fi或以太網(wǎng)等功能。 。有了這些，幾乎可以添加任何外圍設(shè)備或外部設(shè)備，以創(chuàng)建低成本的計(jì)算機(jī)。由于整體電路板功耗低于2瓦，因此無需風(fēng)扇即可通過USB連接供電，從有源USB集線器或5 V外部電源供電。除此之外還有一個(gè)價(jià)格低廉（125美元= 105英鎊）的Angstrom Linux發(fā)行版，通過讀卡器加載。

很快，專業(yè)人士和熱心的愛好者就開始接受董事會(huì)，并開始在BeagleBoard.org上分享他們的經(jīng)歷。 BeagleBoard社區(qū)現(xiàn)有5，000多名成員。他們能夠在沒有額外軟件或?qū)＜医涌诔杀镜捻?xiàng)目上工作，這是增加設(shè)備占用率的重要驅(qū)動(dòng)因素，并且非?？焖俚貙⒃S多其他Linux發(fā)行版（包括Android，F(xiàn)edora和Ubuntu）移植到裝置。還開發(fā)了用于各種功能的擴(kuò)展板。 BeagleBoard.org上的項(xiàng)目列表顯示了一系列驚人的創(chuàng)造力，從機(jī)器人到電子西藏唱歌碗。

圖2：Circuitco Electronics BeagleBoard-xM。

原始電路板設(shè)計(jì)經(jīng)過多次修改，并于2010年推出了新版BeagleBoard-xM。它托管了TI OMAP 3730，它具有更快（1000 MHz）的ARM Cortex-A8版本以及相應(yīng)升級(jí)的其他功能，包括DSP和圖形。 BeagleBoard-xM體積更大，具有集成的以太網(wǎng)端口，四個(gè)USB端口和一個(gè)攝像頭端口。

2011年，開發(fā)BeagleBoard的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)新產(chǎn)品--BeagleBone。這使用TI Sitara?AM335X系列，非常便宜（體積價(jià)格低于5.00美元）設(shè)備，再次使用ARM Cortex-A8。該板非?；荆庞每ù笮?，USB連接和MicroSD讀卡器。速度取決于電源：如果電路板由USB供電，則處理器速度限制為500 MHz，而使用5 V連接器則允許720 MHz。所有其他功能都是通過擴(kuò)展卡（或Beagle行話中的Capes），因此該板有兩個(gè)雙排，46針連接器接頭，理論上允許連接多達(dá)四個(gè)Capes。 Capes涉及一系列主題，從雙步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器到觸摸屏LCD顯示器。同樣，該主板運(yùn)行各種Linux版本。

圖3：Circuitco Electronics BeagleBone。

另一款采用TI處理器的低成本Linux中心板是PandaBoard。這是基于OMAP系列的另一個(gè)成員OMAP44xx。這是一款雙核ARM Cortex-A9設(shè)備，具有多媒體加速器，更快的Imagination Technologies圖形核心和圖像信號(hào)處理器。該板比BeagleBoard更大，但功能更強(qiáng)大。它具有WLAN/藍(lán)牙，以太網(wǎng)，HDMI和DVI，相機(jī)連接器，RS232，USB，音頻和JTAG端口。它還具有擴(kuò)展連接器，LCD擴(kuò)展接口，存儲(chǔ)卡籠和1 GB RAM。

圖4：SVTronics PandaBoard ES。

最初的PandaBoard配備了OMAP4430，而后來的PandaBoard ES配備了OMAP4460。同樣，低價(jià)格和免費(fèi)操作系統(tǒng)鼓勵(lì)了一個(gè)以pandaboard.org為基礎(chǔ)的大型社區(qū)開發(fā)各種不同的應(yīng)用程序。

使用所有這些主板，從解鎖到運(yùn)行Linux只需幾分鐘。如果已在PC上的Linux下創(chuàng)建應(yīng)用程序，則可以立即執(zhí)行這些應(yīng)用程序。社區(qū)也有所幫助，因?yàn)樵趧?chuàng)建系統(tǒng)軟件，中間件和應(yīng)用程序方面有共同的努力。低成本但功能強(qiáng)大的硬件和FOSS（免費(fèi)和開源軟件）開發(fā)工具和強(qiáng)大的社區(qū)相結(jié)合，正在推動(dòng)使用TI處理器的強(qiáng)大開發(fā)工作。

飛思卡爾采用不同的方法。 2008年，該公司決定為其許多處理器開發(fā)板建立標(biāo)準(zhǔn)模塊系統(tǒng)。其中包括用于8位，16位和32位MCU和MPU，外設(shè)模塊和插件的處理器板。處理器和外圍模塊插入電梯板，電梯板通過串行和擴(kuò)展總線提供通信，并且組裝完成時(shí)具有更多信號(hào)路徑的輔助電梯。整個(gè)包裝作為一個(gè)3.5英寸的立方體坐在板凳上。插件，比如子卡，通過TWRPI（塔式插頭）連接器與模塊連接，并提供觸摸板，鍵盤，加速度計(jì)和其他功能。

圖5：飛思卡爾塔式系統(tǒng)。

處理器模塊的一個(gè)例子是MPC8309 PowerQUICC II Pro，它是一種用于工廠自動(dòng)化和低級(jí)網(wǎng)絡(luò)的低成本控制器。 MPC8309具有Power Architecture處理器，可執(zhí)行控制平面處理，以及飛思卡爾的QUICC Engine（雙核RISC架構(gòu)），適用于所有通信活動(dòng)。 TWR-MPC8309模塊具有以太網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)總線，IEEE 1588，RS232和USB 2.0接口。 SD/SDIO擴(kuò)展端口提供額外的存儲(chǔ)，Wi-Fi，GPS和其他連接，迷你PCI端口允許802.11n進(jìn)一步提供Wi-Fi連接?？梢酝ㄟ^USB端口或JTAG/COP頭進(jìn)行調(diào)試。除模塊外還有一個(gè)插件，MPC830x-TLCD模塊，可直接安裝3.2“QVGA彩色LCD觸摸屏和12鍵電容式觸摸板。這意味著塔架不需要PC主機(jī)，另外還需要塔式模塊，帶有第三個(gè)10/100以太網(wǎng)的TWR-INDCRT，四個(gè)CAN，兩個(gè)SPI，一個(gè)I2C和四個(gè)電機(jī)控制端口。

飛思卡爾已經(jīng)建立了一個(gè)專門的網(wǎng)站towergeeks.org，以創(chuàng)建塔式系統(tǒng)用戶社區(qū)。這已經(jīng)產(chǎn)生了20個(gè)小組，涵蓋了從飛思卡爾FOSS到機(jī)器人技術(shù)的一系列主題。同樣，有許多Linux發(fā)行版可用，具體取決于主處理器板中的處理器。

低成本強(qiáng)大開發(fā)板與一系列免費(fèi)開源開發(fā)工具的結(jié)合，為業(yè)余愛好者開辟了系統(tǒng)開發(fā)，同時(shí)也讓專業(yè)系統(tǒng)開發(fā)人員更容易探索選項(xiàng)，然后再做出重大承諾。實(shí)施產(chǎn)品的特定途徑。