嵌入式开发环境和硬件平台调研研究报告.docx

嵌入式开发环境和硬件平台调研汇报
调研关键目标：
软件：
l 找到一款适合以后发展嵌入式软件开发平台，此平台适合大多数嵌入式硬件开发；
l 满足主流应用开发（比如物联网应用，手持机开发，各类接口，通讯协议，常见器件等）。
l 开发周期短。
IDC估计，到，ARM在嵌入式处理器市场份额将提升至68%，高于60%。由此看出未来嵌入式将进入ARM时代。考虑到了未来发展，硬件上采取是32位arm关键MCU处理器。这么就围绕着arm来确定开发软件环境。首先说说arduino，紧接着是MBED，其次是Keil和IAR，再是coocex，最终是各个厂家自己arm开发环境。
硬件：
l 选择需要满足以后若干年（10~20年）不会落后，含有优异前瞻性技术。
l 产品性能稳定可靠，功耗要低。
l 应用前景广泛，各类硬件接口丰富。
l 开发周期短。
l 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32位嵌入式MCU，关键是基于精简指令集（RSIC）ARM系列，现在关键是ARMcortex-M系列芯片。
软硬件环境相互关联，首先是硬件决定软件，软件开发难易程度，技术支持度又反过来决定具体硬件。
当然此次选型中关键集中在了arm系列软硬件环境，这是因为现在最多嵌入式开发全部集中在ARM上。我们人手一部手机，工业控制mcu短短几年也被arm占去很大一块市场。著名半导体厂商NXP也提出以后其全方面转向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IDE，各家全部有优点。最终确定以mbed和STM32 cube mx两个环境交互使用（两个环境代码基础通用），当需要跑仿真和分析时用KEIL。这么确保了不管在何种情况下全部能够将工程不停顿进行下去。下面将选型中多个很有特色开发环境一一列出，除了arduino，它们有个共同特点，全部支持大多数半导体厂商ARM cortex-M系列芯片。还有个小强，叫：arduino，无硬件基础人能够快速上手。
1、 Arduino ：
Arduino是一款便捷灵活、方便上手开源电子原型平台，包含硬件（多种型号Arduino板）和软件（Arduino IDE)。Arduino是一款便捷灵活、方便上手开源电子原型平台，包含硬件（多种型号Arduino板）和软件（Arduino IDE)。硬件部分是能够用来做电路连接Arduino电路板，MCU是爱特梅尔企业8位51单片机（近些年也出了3款arm核开发板）；另外一个则是Arduino IDE。编程语言：C/C++ 。汉字官网：
平台特点：可在Windows、Macintosh OSX、Linux三大主流操作系统上运行。
简单清楚：Arduino IDE基于processing IDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够灵活性。Arduino语言不需要太多单片机基础、编程基础。
开放性：Arduino硬件原理图、电路图、IDE软件及关键库文件全部是开源，在开源协议范围内里能够任意修改原始设计及对应代码。
发展快速：Arduino不仅仅是全球最流行开源硬件，也是一个优异硬件开发平台，更是硬件开发趋势。Arduino简单开发方法使得开发者更关注创意和实现，愈加快完成自己项目开发，大大节省了学习成本，缩短了开发周期。仅仅凭借十几款8位51核mcu和开源软硬件环境在短短十年，从无到有风靡全球，最大优势在于庞大库资源，能够降低大量在硬件上花费精力，使其开发周期能够很短，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。
不过其选型中对功耗考虑较少，造成可穿戴设备只能测试，不能用于实际工程。内存不足，造成很多高端应用无法展开。其高端mcu（ARM核）arduino DUE板子上市晚（底上市），支持力度不足。使其在高端开发上受阻。
2、 Mbed：
arduino成功很大刺激了各大半导体厂商，这其中就有ARM企业。她自己也做了一个公用开发平台，在上线了MBED。其基础上完全效仿了arduino开发形式，即简短精炼开发语句，最少包含硬件，mbed还把很多和硬件相关程序使用中间件进行封装，这使得操作硬件无须再特意关心底层驱动，开发者只需要调用友好接口就能够。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。全部软硬件资源开源。现在已经有近20家半导体厂商提供了自己mbed开发板。
下面是arm企业mbed网站自己对mbed定义：
使用 mbed 能够开发什么？
首先，您能够很快速地设计项目原型。mbed 操作系统可为您处理和硬件通信繁琐工作，而且不特定于板。这就意味着，您在 mbed 操作系统上编写代码可在任何板上运行，所以您能够试用不一样板而无需重新编写代码。为深入帮助您进行原型设计和测试，mbed 不仅提供了操作系统，还提供了和云进行交互方法、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 工具包含设备端安全，云连接（包含负载平衡、服务器安全和多个通信协议），和其它开发人员服务。
mbed是一个面向ARM处理器原型开发平台，它具体包含无偿软件库（SDK），硬件参考设计（HDK）和在线工具（Web）三部分内容，各个部分具体介绍以下：
SDK：mbed设计了一个硬件抽象层，从而屏蔽了不一样mcu厂商提供了微处理之间差异，对于用户来说，她只需要和这个硬件抽象层打交道即可，也就是说，用户基于mbed开发应用能够很方便地更换使用不一样厂商arm微处理器，从而留给用户更多选择。
HDK：HDK是mbed提供硬件参考设计，它是面向用户开发设计，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，用户无需购置其它硬件就能够开始软件开发工作。
WEB：为了省去用户开发环境安装麻烦，mbed提供了一个完备基于浏览器微处理器软件开发环境，包含代码编写，程序编译，版本控制等功效，用户只要上网就能够开发，编译结果只要下载保留到mbed开发板上即可工作，很方便。
3、 Keil软件：
1、 Keil企业原来由两家私人企业联合运行，分别是德国慕尼黑Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯Keil Software Inc。Keil企业在被ARM企业收购。ARM现在有针正确开发环境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，而且功效强大，能够满足大多数苛刻嵌入式应用。是各类MCU开发最基础最常见开发环境，基础上全部MCU全部能够在此环境中进行开发，在朝库调用方法精简开发。
Keil MDK功效特点
· 完美支持Cortex-M、Cortex-R4、ARM7和ARM9系列器件。
· 行业领先ARM C/C++编译工具链
· 确定Keil RTX ，小封装实时操作系统（带源码）
· μVision4 IDE集成开发环境，调试器和仿真环境
· TCP/IP网络套件提供多个协议和多种应用
· 提供带标准驱动类USB 设备和USB 主机栈
· 为带图形用户接口嵌入式系统提供了完善GUI库支持
· ULINKpro可实时分析运行中应用程序，且能统计Cortex-M指令每一次实施
· 相关程序运行完整代码覆盖率信息
· 实施分析工具和性能分析器可使程序得到最优化
· 大量项目例程帮助你快速熟悉MDK-ARM强大内置特征
· 符合CMSIS (Cortex微控制器软件接口标准)

缺点：就是要收费（单机6~10万），开发方法还是一开始命令行方法和寄存器操作方法。
4、 IAR
systemsIAR Embedded Workbench 是瑞典 IAR Systems 企业为 微处理器开发一个集成开发环境(下面简称IAR EW),支持ARM，AVR，MSP430等芯片内核平台。EWARM 中包含一个全软件模拟程序(simulator)。用户不需要任何硬件支持就能够模拟多种ARM 内核、外部设备甚至中止软件运行环境。从中能够了解和评定IAR EWARM 功效和使用方法。其比很好是其编译器比较高效。其它基础上和keil类似。
IAR EWARM 关键特点以下[3] ：
1、高度优化IAR ARM C/C++ Compiler
2、IAR ARM Assembler
3、一个通用IAR XLINK Linker
4、IAR XAR 和XLIB 建库程序和IAR DLIB C/C++运行库
5、功效强大编辑器
6、项目管理器
7、命令行实用程序
8、IAR C-SPY 调试器(优异高级语言调试器）

5、 Coocex：
CooCox品牌名称含义是Cooperate on Cortex。
自成立之日起，CooCox团体就一直致力于为用户提供无偿和开源ARM开发工具，专注于ARM Cortex M系列开发。现在CooCox工具已支持大部分主流Cortex M4，M3，M0和M0+芯片。
CooCox包含一套完整开发工具：
CooCox工具链
CoIDE——基于Eclipse和GCC全功效集成开发环境（IDE），傻瓜组态式编程软件 | 无偿；
CoFlash——独立Flash编程软件 |无偿；
CoSmart——图形化智能管脚配置和代码生成工具 | 无偿；
CoAssistant——寄存器助手，有在线版本和CoIDE集成版本 | 无偿；
CoX——基于ARMCortex MCU统一外设接口 | 无偿和开源（Github开源项目）；
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MDK插件 | 无偿；
CoOS——嵌入式实时操作系统（RTOS） | 无偿和开源
除无偿开发工具外，CooCox经过论坛或邮件，还提供在线技术支持。，用户可方便地向CooCox提出问题和提议。
CooCox把全部开启代码、外围库、驱动、OS等抽象为一个个组件（components），再搭配对应例程（examples）。实际上，从广义上讲，包含例程在内全部可复用源代码均可称为组件。
这么一来就大大简化和加速了开发，让嵌入式开发如同“搭积木”通常简单。
CooCox正在打造一个汇聚全球行业教授、业余爱好者、半导体厂商平台。平台不仅可供自由交流分享，还要集中丰富可复用源码及文档资源。

6、 stm32cubemx
类似于arduino和mbed初始化开发环境stm32cubemx，

编译还是到stm32自己True STUDIO或keil 、IAR中编译、下载到芯片中。据意法自己网站宣传，将会把stm32cube应用到全部stm32项目中去。这个软件只能够对意法自己芯片操作。

7、 赛普拉斯PSOC Creator3.3：
其能够将大多数程序用图形化编程完成，用户需要特有步骤需要经过代码或逻辑步骤来实现。功效还是比较强大，不过这个软件只能够对赛普拉斯自己芯片操作。

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，周期相对会长部分，属于收费软件，技术支持会好部分。cooked 、stm32cubemx和赛普拉斯PSOC Creator3.3属于无偿软件，全部有像图形化编程发展趋势，图形化软件开发会大量缩短开发周期，也相对直观很多。不过因为是无偿版，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立即处理。Mbed也是一个相对很类似于ArduinoIDE一个开发环境，二者共同特点是软硬件全部无偿开源，软件开发形式类似，全部是代码编程，有很简练，清楚直观指令。ArduinoIDE环境能够在当地进行，Mbed是来自ARM企业基于互联网编译环境。两个全部不能进行在线调试，只有经过其它措施处理，mbed能够导入keil或IAR等软件，arduino经过其它软件比如Virtual Breadboard (VBB)，Simulator for Arduino调试。

二、 硬件：
１、 首先就是产品生态链全，比如高中低端芯片全部有，各类接口丰富。
２、 ａｒｍ主流用于嵌入式３２位机ＣＯＲＴＥＸ—M0~M4芯片高低速全部有。
３、 市场拥有率高，库资源多，技术支持有力。
这么厂商关键有飞思卡尔，意法，恩智浦，艾特梅尔，三星，美国国家半导体等等。在以上软件环境中这些半导体厂商支持或针对其开发有：

Mbed（arm）
keil
IAR
coocex（arm）
Arduino
飞思卡尔
7种开发板
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1
意法
25种开发板
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2
恩智浦
22种开发板
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艾特梅尔
4种开发板
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15
三星

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美国国家半导体

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德州仪器

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由此找到了arm核mcu销量最大（市场拥有率45%，10亿颗）半导体厂商意法stm32系列芯片；其在世界和中国应用全部很广泛，能够参考例程也最丰富。
意法针对mbed定制了25款开发板，基础上涵盖了cortex-m0~m7各系列。其编译和仿真环境能够是keil和air，或是SW4stm32（意法自己编译环境）。这次选择两款芯片全部含有低功耗模式。
尤其是stm32l476，采取了意法自己专利低功耗技术，取得极低功耗表现。这款芯片属于CORTEX-M4系列，含有DSP数字信号处理能力，和1Mflash。它能够广泛用于物联网设备，手持机，无人机飞控，数字信号算法，低功耗设备应用。这将为以后优化浇灌中温湿度算法，充放电节能功耗优化，在系统中增加微型操作系统，给后期开发带来开发带来很多便利。