Linux开发套件的设计应用

Linux长期以来一直处于打入嵌入式系统的边缘，但一个障碍是缺乏经济实惠的开发板，处理器速度足够快，存储空间足以应对Linux。在过去几年中，情况发生了变化，并且有许多低成本的开发板，每个板都有一系列插件外设和带有处理器的处理器，其功能和内存可以舒适地执行基于Linux的应用程序。本文将介绍BeagleBoard/BeagleBone和PandaBoard。它还将研究制造商解决同一问题的方法 - 飞思卡尔塔式开发系统，特别强调MPC8309 PowerQUICC II Pro处理器。

图1：德州仪器BeagleBoard。

开发出第一款BeagleBoard是为了展示TI OMAP3530片上系统的功能。 OMAP™（开放多媒体应用平台）产品是TI DaVinci™平台的一部分，顾名思义，它的目标是媒体处理，但也可以看作是一款功能非常强大的“片上计算机”。 3530采用运行频率高达720 MHz的ARM®Cortex™-A8内核，并在片上集成了TI TMS320C84x DSP和Imagination Technologies PowerVR SGX图形引擎。片上还有一个显示子系统，一个摄像头接口，一系列串行接口和四个USB控制器，以及内核和64 kB SRAM和128 kB ROM的内存缓存。增加低功耗（TI不提供整体功耗数据，声称它取决于应用程序）以及它是当时最强大的基于ARM的设备这一事实，并且您拥有一台非常吸引人的小型计算机。

在TI内部，一小组人士决定将3530安装在极小的电路板上。该团队决定只提供标准扩展总线，如USB 2.0，SDIO和DVI-D以及MMC/SD（多媒体卡/安全数字）卡插槽，而不是添加LCD或Wi-Fi或以太网等功能。 。有了这些，几乎可以添加任何外围设备或外部设备，以创建低成本的计算机。由于整体电路板功耗低于2瓦，因此无需风扇即可通过USB连接供电，从有源USB集线器或5 V外部电源供电。除此之外还有一个价格低廉（125美元= 105英镑）的Angstrom Linux发行版，通过读卡器加载。

很快，专业人士和热心的爱好者就开始接受董事会，并开始在BeagleBoard.org上分享他们的经历。 BeagleBoard社区现有5，000多名成员。他们能够在没有额外软件或专家接口成本的项目上工作，这是增加设备占用率的重要驱动因素，并且非常快速地将许多其他Linux发行版（包括Android，Fedora和Ubuntu）移植到装置。还开发了用于各种功能的扩展板。 BeagleBoard.org上的项目列表显示了一系列惊人的创造力，从机器人到电子西藏唱歌碗。

图2：Circuitco Electronics BeagleBoard-xM。

原始电路板设计经过多次修改，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版本以及相应升级的其他功能，包括DSP和图形。 BeagleBoard-xM体积更大，具有集成的以太网端口，四个USB端口和一个摄像头端口。

2011年，开发BeagleBoard的团队创建了一个新产品--BeagleBone。这使用TI Sitara™AM335X系列，非常便宜（体积价格低于5.00美元）设备，再次使用ARM Cortex-A8。该板非常基本，信用卡大小，USB连接和MicroSD读卡器。速度取决于电源：如果电路板由USB供电，则处理器速度限制为500 MHz，而使用5 V连接器则允许720 MHz。所有其他功能都是通过扩展卡（或Beagle行话中的Capes），因此该板有两个双排，46针连接器接头，理论上允许连接多达四个Capes。 Capes涉及一系列主题，从双步进电机控制器和驱动器到触摸屏LCD显示器。同样，该主板运行各种Linux版本。

图3：Circuitco Electronics BeagleBone。

另一款采用TI处理器的低成本Linux中心板是PandaBoard。这是基于OMAP系列的另一个成员OMAP44xx。这是一款双核ARM Cortex-A9设备，具有多媒体加速器，更快的Imagination Technologies图形核心和图像信号处理器。该板比BeagleBoard更大，但功能更强大。它具有WLAN/蓝牙，以太网，HDMI和DVI，相机连接器，RS232，USB，音频和JTAG端口。它还具有扩展连接器，LCD扩展接口，存储卡笼和1 GB RAM。

图4：SVTronics PandaBoard ES。

最初的PandaBoard配备了OMAP4430，而后来的PandaBoard ES配备了OMAP4460。同样，低价格和免费操作系统鼓励了一个以pandaboard.org为基础的大型社区开发各种不同的应用程序。

使用所有这些主板，从解锁到运行Linux只需几分钟。如果已在PC上的Linux下创建应用程序，则可以立即执行这些应用程序。社区也有所帮助，因为在创建系统软件，中间件和应用程序方面有共同的努力。低成本但功能强大的硬件和FOSS（免费和开源软件）开发工具和强大的社区相结合，正在推动使用TI处理器的强大开发工作。

飞思卡尔采用不同的方法。 2008年，该公司决定为其许多处理器开发板建立标准模块系统。其中包括用于8位，16位和32位MCU和MPU，外设模块和插件的处理器板。处理器和外围模块插入电梯板，电梯板通过串行和扩展总线提供通信，并且组装完成时具有更多信号路径的辅助电梯。整个包装作为一个3.5英寸的立方体坐在板凳上。插件，比如子卡，通过TWRPI（塔式插头）连接器与模块连接，并提供触摸板，键盘，加速度计和其他功能。

图5：飞思卡尔塔式系统。

处理器模块的一个例子是MPC8309 PowerQUICC II Pro，它是一种用于工厂自动化和低级网络的低成本控制器。 MPC8309具有Power Architecture处理器，可执行控制平面处理，以及飞思卡尔的QUICC Engine（双核RISC架构），适用于所有通信活动。 TWR-MPC8309模块具有以太网，现场总线，IEEE 1588，RS232和USB 2.0接口。 SD/SDIO扩展端口提供额外的存储，Wi-Fi，GPS和其他连接，迷你PCI端口允许802.11n进一步提供Wi-Fi连接。可以通过USB端口或JTAG/COP头进行调试。除模块外还有一个插件，MPC830x-TLCD模块，可直接安装3.2“QVGA彩色LCD触摸屏和12键电容式触摸板。这意味着塔架不需要PC主机，另外还需要塔式模块，带有第三个10/100以太网的TWR-INDCRT，四个CAN，两个SPI，一个I²C和四个电机控制端口。

飞思卡尔已经建立了一个专门的网站towergeeks.org，以创建塔式系统用户社区。这已经产生了20个小组，涵盖了从飞思卡尔FOSS到机器人威廉希尔官方网站 的一系列主题。同样，有许多Linux发行版可用，具体取决于主处理器板中的处理器。

低成本强大开发板与一系列免费开源开发工具的结合，为业余爱好者开辟了系统开发，同时也让专业系统开发人员更容易探索选项，然后再做出重大承诺。实施产品的特定途径。