第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计

第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计
1) 完整的开发环境 作为Altera SoC EDS的一部分，Altera版ARM DS-5工具 包为Altera SoC器件提供了完整的嵌入式开发工具，其主要 特性包括： (1) 支持电路板开发、驱动开发、操作系统(OS)移植、 裸金属和Linux应用程序开发。 (2) 支持应用程序开发，包括支持开发基于Linux的应用 程序的Yocto插件。 (3) 支持开发并调试多核芯片以对称多处理(SMP)和非 对称多处理(AMP)模式运行的系统。
(6) ARM流线性能分析器采用来自SoC和FPGA域的性 能计数器，实现全系统级分析。
图7.2所示的ARM DS-5工具包支持对Linux应用程序的 调试。
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图7.2 DS-5对Linux应用程序的调试
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2) FPGA自适应调试 由于在FPGA中采用了定制逻辑，因此，每一个基于 SoC的系统都是独一无二的。为了能够高效地调试系统， Altera版ARM DS-5工具包动态适应用户的不同配置，统一 了来自CPU和FPGA域的所有软件调试信息，在标准DS-5用 户界面中以分组的方式呈现这些信息。 Altera和ARM开发 的工具包可帮助设计者提高设计调试的可视化和控制功能， 有效提高设计效能。
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硬件至软 件交付
Linux 应 用开发
SoC EDS 嵌入式系 统设计套装
固件开发
FPGA自 适应调试
图7.1 Altera SoC 嵌入式设计套装
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1. Altera版ARM Development Studio 5 (DS-5)工具包 Altera SoC EDS开发套件的核心是Altera版ARM Development Studio 5 ( DS-5)工具包。ARM DS-5高级多核调 试功能与FPGA自适应功能相结合，无缝链接至Altera的 SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析器。SoC EDS套件结合了业界 增强型ARM DS-5工具套装以及Altera SoC器件，为嵌入式 开发人员提供了前所未有的全芯片可视化控制功能。
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(4) 基于ARM体系结构的多核调试功能，为Altera SoC 器件提供FPGA自适应调试 功能。
(5) 采用集成在FPGA架构中的ARM CoreSight跟踪宏单 元，支持ARM Cortex-A9处理器以及任何定制内核进行同时 调试，并提供跟踪连接。
图7.16 创建新账户
第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计 (7) 在创建ARM新账户对话框中输入注册信息。注意：
密码是大写字母+小写字母+数字结构，顺序随意。输入完 点击Finish，如图7.17所示。
图7.1 点击Finish返回到输入ARM账户对话框，点击Finish。 License生成后会弹出ARM License Manager对话框，点击 Close，DS-5 License安装完毕，如图7.18所示。
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与Altera SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析仪一起使用，该 工具包为CPU和FPGA域之间的高级信号级硬件提供了交叉 触发功能。通过该功能，软件和FPGA设计人员可以分析并 采集硬件至软件边界的踪迹，进行协同调试。如图7.3所示， 通过在SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析仪中的触发点设置，可 启动软件踪迹采集。
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7.1.2 SoC EDS安装 1. SoC EDS的安装步骤 (1) 在Altera官方网站下载安装程序SoC EDS Setup-
13.0.1.232.exe或更高版本软件。网址为 https:///download/software/soc-eds。下载完成 后双击运行。
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7.1 SoC EDS简介
7.1.1 SoC EDS嵌入式系统设计套件 Altera公司的嵌入式系统设计套件(System on a Chip
Embedded Design Suite，SoC EDS)是针对Altera SoC器件的 综合软件设计工具。应用SoC EDS能够进行高效软件开发， 提升软件质量，加快产品上市时间。SoC EDS可以完成基于 Altera SoC FPGA器件所有软件的开发，如图7.1所示。
注意：本次安装的License有效期只有30天，试用期完 后如需要请购买正版软件。
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图7.18 ARM License Manager对话框
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7.2 DS-5设计输入
7.2.1 创建C/C++ 工程 创建一个新的C/C++ 工程的操作步骤如下： (1) 从开始菜单或嵌入式命令行启动Eclipse。 (2) 设置工作空间(workspace)。建议选择一个专门的文
(3) 在Eclipse开发环境主界面选择Help，点击ARM License Manager菜单命令，弹出ARM License Manager对话 框，如图7.13所示。 注意：以下操作必须在计算机网络连接正常的情况下进行。
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图7.13 打开ARM License Manager对话框
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图7.11 通过命令行终端启动Eclipse
第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计 (2) 启动Eclipse后，设置工作空间对话框将会弹出。点
击Browse，设置所需的工作空间，点击OK，如图7.12所示。
图7.12 设定DS-5的工作空间
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第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计 (5) 在Choose host ID对话框的下拉列表中选择本机的
Host ID，点击Next，如图7.15所示。
图7.15 选择Host ID
第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计 (6) 输入ARM账户信息。如果拥有ARM账户，直接在对
话框中输入账户和密码。如果没有ARM账户，点击here创建 一个新账户，如图7.16所示。
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图7.3 SignalTap Ⅱ逻辑分析仪中的触发点设置
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3) 与Altera工具和开发套件的兼容性 ARM DS-5工具包和其他Altera基于JTAG的工具可以通 过Altera USB-Blaster电缆连接至Altera SoC电路板。该工具 包还可以对所有Altera SoC开发套件和兼容电路板上的闪存 ROM进行编程。
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硬件
system.iswinfo
system.sopcinfo
软件
图7.4 硬件和软件之间的交互开发方式
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3. Linux应用开发 (1) SoC EDS：包括U-Boot和Linux开发环境、源文件以 及经过预编译的库。对于Altera SoC电路板，可以立即运行这些库，迅速开始软件开发工作。 (2) Yocto支持：Linux开发环境基于开源Yocto工程，为 开发人员提供了开放的、高性价比的通用解决方案。
第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计 (4) 在ARM License Manager对话框点击Add License按钮，
在获得一个新的许可对话框中选择Generate 30-day evaluation license项，点击Next，如图7.14所示。
图7.14 获得新的Evaluation License
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图7.8 接受License Agreement
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图7.9 更改安装路径
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(8) 选择所需安装目录，点击OK，如图7.10所示。 (9) 返回图7.9所示界面，点击Next，再次点击Next，出 现DS-5安装对话框后，点击Install按钮开始安装。安装程序 显示ARM DS-5的安装进度。 (10) 安装完成后，自动弹出DS-5驱动安装向导对话框， 点击下一步开始安装。最后点击Finish按钮完成DS-5安装。
(4) 继续点击Next，SoC EDS进行安装。安装完成后点 Finish，自动弹出ARM DS-5安装程序。
(5) 在ARM DS-5 安装对话框中，点击Next。 (6) 选择接受License Agreement项，点击Next，如图7.8 所示。 (7) 点击Next，可按默认路径安装，也可点击Browse更 改安装路径，如图7.9所示。
(2) 点击Next，选择I accept the agreement，点击Next， 如图7.6所示。
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图7.6 接受授权协议
第7章 基于SoC EDS的嵌入式系统设计 (3) 选择所需的安装路径，点击Next，如图7.7所示。
图7.7 选择安装路径
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基于soceds的嵌入式系统设计图726应用arm编译器工具链进行开发的流程codedatadebugarmccarmlinkassemblicodecodedatadebugarmasmsourcecodeobjectcodecodedatadebugimageplainbinaryintelhexmotorolasflashformatfromelf基于soceds的嵌入式系统设计编译器armccarm编译器工具链中的armcc可将标准cc?源程序转换成基于arm处理器架构的机器码可编译相关cc?代码生成的neon向量指令生成后缀为?o的目标文汇编器armasmarm编译器工具链中的armasm可将汇编指令转换为二进制的机器代码可汇编neonsimd指令生成后缀为?o的目标文件
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4．SoC硬件库 SoC EDS包括嵌入式应用程序二进制接口(EABI) GNU 编译器工具链和SoC硬件库，支持裸机(bare-metal)应用开发。 SoC硬件库提供底层软件接口，以支持SoC硬件实现，这一 应用程序接口(API)方便了SoC硬件资源的使用、配置和控制。 图7.5所示为SoC的硬件库结构层描述。
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Application Operating
System
BSP
Bare-metal App
Hardware Libraries
SoC FPGA
图7.5 SoC的硬件库结构层描述
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SoC硬件库的应用包括： (1) 电路板开发支持； (2) 对SoC硬件的底层访问功能； (3) 器件驱动开发； (4) 诊断工具开发； (5) 定制启动加载程序开发； (6) 操作系统移植； (7) 裸机应用开发。
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图7.10 选择DS-5安装目录
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2. 安装DS-5 License文件 (1) 在Windows操作系统下，点击开始→所有程序 →ARM DS-5→Eclipse for DS-5，启动Eclipse for DS-5。 也可以通过命令行终端启动Eclipse for DS-5，在DS-5安装目 录embedded下选中Embedded_Command_Shell.bat文件，并 用鼠标左键双击该文件，即可启动Shell命令行终端，在命 令行终端输入eclipse，即可启动Eclipse for DS-5，如图7.11 所示。
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2．硬件和软件之间的交互开发方式 Altera硬件和软件之间的交互开发方式支持硬件和软件 工程师按照自己熟悉的设计流程独立工作。交互方式采用了 Altera Quartus Ⅱ和Qsys生成的输出文件，产生软件设计流 程中所需的接口文件。软件工程师可以尽量避免参与FPGA 开发，而将精力集中在软件设计上，因而具有更高的效率。 图7.4给出了Altera集成开发环境中硬件和软件之间的交互开 发方式结构图。
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7.1 SoC EDS简介 7.2 DS-5设计输入 7.3 设计项目的编译 7.4 设计项目的调试 7.5 基于ARM编译器的裸机实例 7.6 基于GNU编译器的裸机实例 7.7 ARM Streamline硬件性能分析器