13.SkyEye硬件模拟平台及嵌入式开发.ppt

xlanchen@2006.5.24 Embedded Operating Systems 主要内容 SkyEye简介 SkyEye的安装和使用 课程实验 SkyEye简介 SkyEye是一个开源软件项目，中文名字是“天目”。 SkyEye的起源和发展 陈渝：做一个用软件实现的嵌入式开发硬件模拟器，可以在模拟器上运行各种操作系统，这样就可以在没有开发板的情况下学习和研究操作系统 适用对象及场合 （1）经常苦于经费不足，缺少足够的硬件开发板和完善的软件开发环境，相关的书籍对一些必威体育精装版软件的分析还不够全面，无法深入研究和开发嵌入式软件。 （2）高层次的软件设计和开发一般不用太考虑底层硬件的实现细节，如果直接处于一个具体的硬件环境下，在开发和研究中可能会陷入硬件的具体细节中不能自拔，而不能把精力放到高层次的软件设计和开发上。 （3）如果硬件开发环境不太稳定（这种情况经常见到），且对具体的硬件不是很了解，则可能在排除问题上花费大量的不必要的时间。 （4）如果你想自己尝试设计一个操作系统，则先在一个提供源码级调试的软件仿真器上进行开发，可能会大大提高你的开发进度。 SkyEye的目标：在通用的Linux和Windows平台上实现一个纯软件集成开发环境，模拟多种主流的嵌入式计算机系统。 目前可在SkyEye上运行的系统有： 1）多种嵌入式操作系统，如ARM Linux、μClinux、μC/OS-II、elastos2）各种系统软件，如嵌入 式TCP/IP协议栈－lwIP，图形子系统－MiniGUI等 可对上述软件系统进行源码级的分析、调试和测试。 SkyEye模拟硬件介绍 目前，SkyEye模拟了大量的硬件，包括CPU内核、存储器、存储器管理单元、缓存单元、串口、网络芯片、时钟等 CPU和开发板系列： 目前SkyEye可以模拟的CPU主要是基于ARM内核的CPU，包括ARM7TDMI，ARM720T， ARM9TDMI，ARM9xx，ARM10xx，StrongARM，XScale等 目前SkyEye模拟的开发板包括 基于Atmel 91X40/AT91RM92 CPU的开发板，基于Crirus Logic ep7312的开发板、基于StrongARM CPU的ADSBITSY开发板，基于XScale PXA250 CPU的LUBBOCK开发板、基于SAMSUNG S3C4510B/S3C44B0 CPU的开发板、基于SHARP LH7A400 CPU的开发板、基于Philip LPC22xx CPU的开发板等。 主要模拟了对应各个开发板的串口、时钟、RAM、ROM、LCD、网络芯片等硬件外设。 存储器管理单元和缓存单元 MMUMemory Management Unit，存储器管理单元，是用来管理虚拟内存系统的硬件。 MMU的两个主要功能是：1）将虚地址转换成物理地址；2）控制存储器的存取权限。 MMU关掉时，虚地址直接输出到物理地址总线 TLB，Translation Lookaside Buffers在MMU中，存放从虚拟地址到物理地址的匹配表 保存的内容包括：虚址及其对应的物理地址，权限，域和映射类型。 当CPU对一虚拟地址进行存取时，首先有哪些信誉好的足球投注网站TLB表以查找对应的物理 地址等信息，如果没有查到，则进行查找translation table，称为Translation Table Walk（简称TTW）。经过TTW过程后，将查到的信息保存到TLB。然后根据TLB表项的物理地址进行读写。 CACHE，缓存单元主要用于缓存内存 中的数据，其读写速度远快于内存的读写速度，所以可以提高CPU的内存数据的访问效率。 write/read buffer硬件单元write/read buffer硬件单元的作用与CACHE的作用类似。 MMU、CACHE、write/read buffer一般是高性能CPU的重要组成部分，且不同类型CPU的MMU、CACHE、write/read buffer的逻辑行为也有一定的差异。为了支持模拟多种类型CPU的MMU/CACHE，SkyEye包含了一个通用的MMU/CACHE模拟实现。通 过对一些参数的调整可以支持模拟多种类型的MMU/CACHE物理结构和逻辑行为。 网络芯片 目前SkyEye模拟了网络芯片8019AS， 其特点是：NE2000兼容，内建 16KRAM缓冲区，10MB传输速率。 虽然目前模拟的开发板上不一定有网络芯片8019AS，但可以在模拟的开发板上加上网络芯片8019AS 的模拟。 目前已经在在基于Atmel91X40 CPU的开发板上实现了网络芯片8019AS扩展，并增加了μC/OS-II和μClinux的网络驱动程序，已经支持大量的网络