第4章 ARM简介
ARM嵌入式Web服务器Boa的软、硬件设计 毕业设计
摘要论文主要介绍了基于ARM9的嵌入式Web服务器Boa的软、硬件设计及其实现，其中硬件部分的核心是三星的S3C2410X为处理器。
最后成果形式为可以远程访问的WebServer嵌入式服务器。
Boa是一款单任务的HTTP服务器。
与其他传统的Web服务器不同的是当有连接请求到来时,它并不为每个连接单独创建进程, 也不通过复制自身进程来处理多链接。
而是通过建立HTTP请求列表来处理多路HTTP连接请求。
同时它只为CGI程序创建新的进程,这样就在最大程度上节省了系统资源,这对嵌入式系统来说至关重要。
同时它还具有自动生成目录、自动解压文件等功能。
因此, Boa在嵌入式系统中具有很高的应用价值。
关键词:ARM；Linux；嵌入式Web服务器；CGIThis paper has mainly developed the software hardware design and realization of the embedded Web server Boa based on ARM. And the core of the hardware part is S3C2410X microprocessor produced by Samsung . The final achievement is the embedded webserver which can remote visit. Boa is a single-tasking HTTP server. That means that unlike traditional webservers, it does not fork for each incoming connection, nor does it fork many copies of itself to handle multiple connections. It internally multiplexes all of the ongoing HTTP connections. And forks only for CGI programs, this is very important to embedded system. At the same time, it also has the function of automatic directory generation、automatic file gunzipping and so on. So Boa is of highly value in the embedded system application.Keywords: ARM；Linux；Embedded Web server；CGI摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章引言 (5)第二章课题背景 (6)2.1 嵌入式系统简介 (6)2.2 嵌入式系统和Linux (6)2.3 ARM9硬件平台 (7)2.3.1 ARM简介 (7)2.3.2 JXARM9-2410 ARM嵌入式教学实验系统 (8)第三章嵌入式Web服务器 (9)3.1 概述 (9)3.2 Web服务器原理 (9)3.3 嵌入式Web服务器实现原理 (9)3.3.1 TCP/IP协议 (9)3.4 嵌入式Web服务器Boa (10)3.4.1 Boa概述 (10)3.4.2 Boa的功能实现 (11)第四章CGI技术 (12)4.1 CGI概述 (12)4.2 CGI工作原理 (12)第五章建立嵌入式系统开发环境 (14)5.1 在Vmware下安装Redhat 9.0 (14)5.2 编译配置主机开发环境 (18)5.2.1 配置以太网 (18)5.2.2 安装配置tftp服务器 (19)5.2.3 配置防火墙 (21)5.2.4 配置NFS服务器 (22)5.3 JXARM9-2410中U-boot烧写 (22)5.3.1 u-boot的功能 (22)5.3.2 使用ADT IDE烧写u-boot (23)第六章系统功能的实现 (25)6.1 GCC简介 (25)6.1.1 GCC概述 (25)6.1.2 GCC基本用法 (25)6.2 Linux内核移植 (26)6.2.1 Linux内核源代码的安装 (26)6.2.2 Linux交叉编译环境的建立和使用 (27)6.2.3 Linux内核的配置和编译 (27)6.3 加载Linux内核映像 (30)6.4 Boa Web服务器的移植 (31)6.4.1 Boa Web服务器的建立 (31)6.5 Linux下动态Web页面的实现 (32)6.5.1 CGI程序分析 (32)6.5.2 Form输入的分析和解码 (34)第七章系统功能的测试 (36)7.1 测试Web服务器 (36)7.2 动态Web页面测试 (37)结束语 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录 (43)第一章引言随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一格重要组成部分。
1-5章《ARM嵌入式C编程标准教程》
高等学校嵌入式系统设计教材
ARM9处理器C语言编程标准教程
侯殿有 才华 编著
人民邮电出版社
第一章 ARM技术简介
1.1 ARM处理器简介
火龙果整理
ARM处理器是一种低功耗高性能的32位RISC (精简指令系统) 处理器。本章将其从结构入手进行分析，基于目前流行的 ARM920T核详细描述其硬件结构和编程。 ARM处理器共有31个32位寄存器，而其中16个可以在任何模 式下看到。它的指令为简单的加载与存储指令（从内存加载某个 值，执行完操作后再将其放回内存）。ARM一个有趣的特点是 它所有的指令都带有条件。例如用户可以测试某个寄存器的值， 但是直到下次使用同一条件进行测试时，才能有条件地执行这些 指令。另一个特征是可以在加载数值的同时进行算术和移位操作。 它可以在几种模式下操作，包括通过使用SWI（softwarinterrupt 软件中断）指令从用户模式进入到系统模式。
火龙果整理
· 5级流水线结构，即取指（F）、指令译码（D）、 执行（E）、数据存储访问（M）和写寄存器 （W）。 · 16K字节数据缓存，16K字节指令缓存。 · 写缓冲器：16字的数据缓冲器，4地址的地址 缓冲器，软件控制消耗。 · 标准的ARMv4存储器管理单元（MMU）： 区域访问许可，允许以1/4页面大小对页面进行访 问，16个嵌入域，64个输入指令TLB及64个输入 数据TLB。 · 8位、16位、32位的指令总线与数据总线。
1.1.1 ARM7系列微处理器
火龙果整理
ARM7系列微处理器是低功耗的32位RISC处理器，最适合用于 对价位和功耗要求较低的消费类应用。ARM7系列有如下特点： ·具有嵌入式ICE—RT (Internet Communications Engine-Route 因特网通信)逻辑，调试开发方便。 ·极低的功耗，适合对功耗要求较低的应用，如便携式产品。 ·能够提供0.9MIPS(Million Instructions Per Second百万条/ 秒)/MHz的三级流水线结构。 ·对操作系统的支持广泛，如Windows CE、Linux、Palm OS等。 ·指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便 于用户的产品升级换代。 ·主频最高可达130MHz，高速的运算处理能力能胜任绝大多数 的复杂应用。
第4章-UART
‘A’(0x41)或‘a’(0x61)
UART RxD UART RxD
1 start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1
检测到起始位的下降沿，
速率测量计数器对PCLK 进行计数。
1
start bit
1(LSB of ‘A’
or ’a’) 检测到起始位的上升沿，
速率测量计数器停止。
UART状态信息
引脚设置 波特率设置 通信模式设置 工作模式设置 发送单元
接收单元 中断状态
线状态
UART接口 | LPC2300系列ARM 波特率设置
UART初始化
发送/接收数据的时候需要时钟，这个时钟是怎么产生的？
UART接口 | LPC2300系列ARM
UART初始化
波特率设置
receiver
UART接口 | LPC2300系列ARM
UART初始化
● 模式0：测量起始位下降沿和最低有效数据位的下降沿的时间间
隔来得出波特率。
‘A’(0x41)或‘a’(0x61)
UART RxD UART RxD 速率测量计数器
1 start D检0 测到D起1 始D位2 的D下3降D沿4， D5 D6 D7 P 1
UART接口 | LPC2300系列ARM 1 初始化
2 收发数据 3 状态信息
UART状态信息
引脚设置 波特率设置 通信模式设置 工作模式设置 发送单元
接收单元 中断状态
线状态
UART接口 | LPC2300系列ARM 通信模式设置
UART初始化
同一通信系统中收发双方的帧格式必须一致，否则将会造成通信出 错。下面介绍异步串行通信协议及帧格式的设置。
计算机毕业设计_基于ARM的智能手持设备
基于ARM的智能手持设备摘要随着Internet的发展和后PC时代的到来，电子产品的小型化、智能成为了发展趋势，而智能化必不可少的就是操作系统，因此嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分，并成今年来新兴的研究热点。
嵌入式系统的应用现在广泛应用在了高级引擎管理、保安系统、机顶盒、便携计算机和高档打印机等设备。
本文通过对嵌入式智能手持设备操作系统的分析研究以及根据不同CPU对内核以及u-boot的修改，来对嵌入式系统进行研究。
本文概括性的描述了嵌入式系统的概念、发展与特征，介绍了ARMS3C2440开发板的硬件核心——ARM920T嵌入式处理器。
同时详细论述了了linux2.6.13内核的源文件结构、功能裁剪、配置文件的修改、内核交叉编译过程以及内核在基于S3C2440处理器开发板上进行移植的关键问题等。
还有对引导装载程序u-boot的源文件对S3C2440的支持修改以及编译移植过程。
关键词Linux；交叉编译；移植；U-bootAbstractAlong with the Internet development and the latter PC time's arrival, Miniaturization of electronic products, smart became a trend and that is essential to intelligent operating system, so the embedded system has become the computer domain a important component, combines to make or become comes the emerging research hot spot this year.Application of embedded systems is now widely used in advanced engine management, security systems, set-top boxes, portable computers and high-end printers and other devices.Based on the embedded operating system, smart handheld devices as well as the analysis of the different CPU cores, as well as changes to u-boot in order to conduct a study on embedded systems.Describes the general concept of embedded systems,the development and the characteristic introduced ARMS3C2440, which is the development board hardware core - - ARM920T embedded processor. Simultaneously, discussed in detail the kernel source files linux2.6.13 structure and function of cutting, the modified configuration file, the process of cross-compiling the kernel and the kernel S3C2440 processor based development board to carry out key issues such as transplants. There are procedures to guide the loading of the u-boot source files to support a revision of the S3C2440 and the transplant process .Keywords Linux ;Cross Compiler ; Transplant;U-boot目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外技术现状 (1)1.3论文任务和背景 (2)第2章嵌入式系统概述 (3)2.1什么是嵌入式系统 (3)2.1.1定义 (3)2.1.2嵌入式系统与通用计算机系统的区别 (3)2.1.3嵌入式系统结构和组成 (4)2.1.4嵌入式系统的开发过程 (5)2.2当前主要的嵌入式操作系统 (6)2.2.1商用嵌入式操作系统 (6)2.2.2免费嵌入式操作系统 (7)2.3嵌入式Linux系统概述 (7)2.3.1嵌入式Linux的特点 (8)2.3.2主流嵌入式Linux系统 (8)2.3.3嵌入式系统的发展趋势 (9)第3章ARM及QT2440E ARM920T硬件平台 (10)3.1 ARM处理器概述 (10)3.1.1 ARM微处理器的应用领域 (10)3.1.2 ARM微处理器的寄存器结构 (11)3.1.3 ARM微处理器运行模式 (11)3.2 ARM9处理器 (12)3.3 QT2440E ARM920T开发板介绍 (12)第4章Linux内核分析 (14)4.1操作系统内核功能构成 (14)4.2 Linux的运行状态 (15)4.2.1内核态 (15)4.2.2用户态 (15)4.2.3进程上下文和中断上下文 (15)4.3 Linux内核的特点 (15)4.4内核源代码树的介绍 (16)第5章嵌入式开发环境的搭建 (18)5.1交叉编译工具 (18)5.2配置uboot工作目录和环境变量 (18)5.3配置linux工作目录和环境变量 (19)5.4配置tftp工作目录和环境变量 (19)5.5 NFS 服务器的配置 (20)5.6 Uboot烧写工具 (21)5.7串口通讯工具 (21)第6章移植U-Boot (23)6.1在U-Boot中建立自己的开发板类型，并测试编译 (23)6.1.1在工作目录下解压U－Boot (23)6.1.2进入U-Boot目录，修改Makefile (23)6.1.3在/board子目录中建立自己的开发板tekkaman2440目录 (24)6.1.4在include/configs/中建立配置头文件 (24)6.1.5测试编译能否成功 (25)6.2修改U－Boot中的文件，以同时匹配2440和2410 (25)6.2.1修改/cpu/arm920t/start.S (25)6.2.2在board/tekkaman/tekkaman2440加入NAND Flash读函数文件 (26)6.2.3修改board/tekkaman/tekkaman2440/Makefile文件 (26)6.2.4修改include/configs/tekkaman2440.h文件，添加如下内容 (26)6.2.5修改board/tekkaman/tekkaman2440/lowlevel_init.S文件 (26)6.2.6修改/board/tekkaman/tekkaman2440/tekkaman2440.c (26)6.2.8在个文件中添加―CONFIG_S3C2440‖ (26)6.3编译与烧写 (27)6.3.1编译 (27)6.3.2烧写 (27)第7章移植Linux内核 (28)7.1修改内核 (28)7.1.1修改顶层Makefile (28)7.1.2修改内核 (28)7.2修改MTD分区 (28)7.3移植YAFFS文件系统 (29)7.4编译、烧写、启动内核 (29)7.4.1编译内核 (29)7.4.2烧写内核 (29)7.4.3启动内核 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A (33)附录B (36)第1章绪论1.1引言随着社会的日益信息化、嵌入式系统的应用越来越广泛和计算机技术的发展和微处理器工艺的改进，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落，任何人都可拥有从小到大的各种使用嵌入式技术的电子产品，嵌入式系统及其产品在由家电产品和Internet衍生出来的新型市场中占有主导地位和独特份额。
计算机网络 《第4章 数据链路层》 讲解
校验码 编码器
发送装置
接收装置
校验码 译码器
信宿
传
输
存储器
信
道
反馈信号 控制器
反馈信号 控制器
15
《计算机网络》第4章 数据链路层
反馈重发机制的分类
• 停止等待方式
发送端
1
2
2
3
ACK
NAK
ACK
接收端
1
2
2
3
16
《计算机网络》第4章 数据链路层
连续工作方式 • 拉回方式
• 选择重发方式
重传 发送端 0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6
4.2 数据链路层的基本概念
4.2.1 物理线路与数据链路 • 线路 — 链路 • 物理线路 — 数据链路
18
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.2.2 数据链路控制
• 链路管理 • 帧同步 • 流量控制 • 差错控制 • 帧的透明传输 • 寻址
数据链路层协议 — 为实现数据链路控制功能而 制定的规程或协议。
数据传输，而不需要得到对方复合站的许可。
30
《计算机网络》第4章 数据链路层
数据链路的平衡配置方式
31
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.4.3 HDLC的帧结构
标志字段F 地址字段A 控制字段C
(8位)
(8/16位) (8/16位)
信息字段I (长度可变)
帧校验字段FCS 标志字段F
(16/32位)
常用的检错码 • 奇偶校验码
垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 垂直奇（偶）校验（方阵码）
• 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
第一章-CPU架构《DDI0100I_ARM_Architecture_Reference_Manua》(中文版)
第一部分CPU架构第一章ARM架构介绍这一章主要介绍ARM架构，包括以下的章节：·关于ARM架构·ARM指令集·Thumb指令集第一节 关于ARM架构ARM架构已经发展到支持很广泛的高性能的应用范围。
基于ARM架构的芯片已销售超过20亿颗，如此高的市场份额已经建立起它作为一个很高效的架构的基础。
ARM处理器架构的简单性很自然的就导致它能使用在体积非常小的应用上，小体积的应用允许设备具有非常低的功耗。
体积、性能和低功耗仍然是ARM架构发展发展过程中要考虑的关键因素。
ARM是精简指令集机器(RISC)，因为它包含了RISC架构的典型特征：·大量的通用寄存器·加载/存储架构，数据处理操作仅仅操作寄存器中的内容而不直接操作存储器中的内容·简单的指令模式，所有的加载/存储地址仅仅通过寄存器内容和指令域决定·统一和固定长度的指令域，简化了指令的译码。
另外，ARM架构还提供了：·在大多数数据处理指令中同时控制了算术处理单元(ALU)和移位寄存器以最大化ALU和移位寄存器的使用。
·为优化循环控制代码提供了自增和自减地址的操作模式·多种加载和存储指令用来最大化数据吞吐量·几乎所有指令的条件执行用来最大化执行的吞吐量。
这个在RISC架构的基础上增强的功能允许ARM处理器能实现在高性能、小尺寸、低功耗以及很小的硅面积上的平衡。
一ARM寄存器ARM有31个32位的通用寄存器。
在任何时刻，有16个寄存器是可见的。
其他寄存器用来提高异常处理程序的执行速度。
在ARM指令中所有的寄存器说明符都能用来对16个可见的寄存器寻址。
这16个寄存器的主要区域能被所有的非特权代码使用，它们是用户模式的寄存器。
用户模式不同于所有的其他模式因为它们是没有特权的，这异味着：·用户模式只能通过产生异常切换到其他模式。
SWI指令在代码控制中提供这个功能。
ARM体系结构
ARM9TDMI处理器一个显著的特点是采用 指令和数据分离访问的方式，即采用了指令 缓存（I-Cache）和数据缓存（D-Cache）。 这样可以把指令访问和数据访问单独安排1级 流水线。
2015/9/28
9
ARM9处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实 现的。 （1）时钟频率的提高 ARM9采用了五级流水线，而ARM7采用的是三级流水线，ARM9增 加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。五级流水线能够将各 条指令处理分配到5个时钟周期内，在每个时钟周期内同时有5条指令在 执行。在同样的加工工艺下，ARM9 TDMI处理器的时钟频率是ARM7 TDMI的2倍左右。 （2）指令周期的改进 指令周期的改进有助于处理器性能的提高。性能提高的幅度依赖于 代码执行时指令的重叠。 ① load指令和store指令 指令周期数改进最明显的是load指令和store指令。 ② 互锁(interlock)技术 当指令需要的数据因为以前的指令没有执行完，将产生管道互锁。管
操作系统的保护模式 指令或数据预取操作中止时的模 式，该模式下实现虚拟存储器或 存储器保护 当执行未定义的指令时进入该模 式 响应普通中断时的处理模式
未定义模式 IRQ模式
Und Irq
FIQ模式
Fiq
响应快速中断时的处理模式
2015/9/28
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处理器工作模式
ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通 过外部中断或异常处理改变。 大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在 用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。 除用户模式以外，其余的6种模式称为非用户模式或特 权模式； 除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式， 常用于处理中断或异常，以及访问受保护的系统资源等情 况。
嵌入式部分复习题、练习题-含答案
第1章：ARM和嵌入式系统介绍嵌入式系统的概念ARM嵌入式处理器的版本Cortex系列处理器的组成和特点嵌入式操作系统第2章：ARM体系结构ARM、CM3处理器状态：Thumb状态和调试状态CM3处理器工作模式：Handler模式和Thread模式代码特权分级：特权级和非特权（用户）级CM3内部寄存器：r0-r12，r13，r14，r15，状态寄存器xPSR存储器映射机制：大端格式和小端格式数据对齐方式：字对齐、半字对齐、非字对齐、非半字对齐异常概念、CM3异常机制特点第3章：Cortex-M3控制器及外围硬件简介嵌入式最小系统组成第4章：指令系统和时钟ARM、Thumb、Thumb-2和CM3指令集的特点和关系STM32时钟系统结构原理和初始化编程启动代码第5章：GPIO实验、第6章：UART实验、第9章：中断实验第10章：RTC实验原理和编程第7章：模/数转换、第8章：定时器实验原理即可，不考程序1. 什么是嵌入式系统？嵌入式系统有哪些应用？2. 什么是嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？3. 说明使用实时操作系统的必要性。
4. 简要说明ARM Cortex内核处理器分为哪几个系列？各有什么特点？5. ARM Cortex-M3处理器有哪些优势符合嵌入式操作系统的要求？6. 简述NVIC的初始化步骤。
7. 什么是嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？二、填空1. STM32F103ZET6有个引脚， KB片内FLAM ROM， KB 片内SRAM。
2. Cortex-M3处理器支持两种特权分级：特权级和。
Cortex-M3处理器支持两种工作模式，：模式和模式。
3. PSR中，标志位C是，Z是 N是，V是。
4. CM3内部寄存器中，R13的作用是，R14的作用是，R15的作用是。
5. 经典ARM7处理器有和两种状态，CM3处理器只有状态。
6. Cortex-M3的流水线分3级，分别为、、。
7. STM32F10x的管理着包括Cortex-M3核异常等中断，其和ARM 处理器核的接口紧密相连，可以实现的中断处理，并有效地处理迟来中断。
《ARM嵌入式C编程标准教程》
第二章ADS 1.2开发环境创建与简介
2.1 ADS1.2开发环境创建
2.1.1 ADS1.2概述
ADS是个集成开发环境，主要包括编译器、链接器、调试 器、C和C++库等，是ARM公司推出的新一代ARM集成开 发工具。最新版本是ADS1.2，该版本支持包括Windows和 Linux在内的多种操作环境。ADS1.2的组成如下所述。 1. 编译器 ADS提供多种编译器，以支持ARM和Thumb指令的编译， 主要有： ·armcc：是ARM C编译器。 ·tcc：是Thumb C编译器。 ·armcpp：是ARM C++编译器。 ·tcpp：是Thumb C++编译器。 ·armasm：是ARM和Thumb的汇编语言编译器。
2.1.2 ADS1.2的安装
ADS全称为ARM Developer Suite，是ARM公司推出的新 的一代ARM集成开发工具。现在ADS的最新版本是1.2， 它取代了早期的ADS1.1和ADS1.0，该版本支持包Windows 和Linux在内的多种操作系统。安装步骤如下： 在ADS1.2的安装盘中运行setup.exe，安装ARM Developer Suite v1.2。出现图2-1对话框和图2-2对话框，同意产权协 义，选省缺安装路径(C:\Program Files\ARM\vADS1.2)和 典型安装模式(Typiflcation)，按Next进入下一步，出现选 文件夹、编程语言和当前设定对话框，均按Next，开始安 装，如图2-3示。 安装结束，安装许可文件（Install License），这一步可 按安装向导进行，单击“下一步”按钮，会出现如图2-4 和图2-5所示的对话框。
接口技术_4S3C2410结构介绍
基于ARM的嵌入式系统接口技术
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八、实时时钟RTC
全时钟特点：秒、分、时、日期、星期、月、年； 运行于32.768KHz； CPU唤醒的报警中断；
时间滴答（Time tick）中断。
九、通用输入／输出端口
24个外部中断端口； 117个（多功能）复用输入／输出口。
基于ARM的嵌入式系统接口技术
基于ARM的嵌入式系统接口技术
25
十八、USB主设备
������ 2个，符合OHCI 1.0和USB 1.1标准
������
������
USB从设备
1个，5个Endpoint，符合USB 1.1标准
十九、SD主机接口
兼容SD存储卡协议1.0版 兼容SDIO卡协议1.0版 发送和接收具有FIFO 基于DMA或中断模式工作
每行8字长度，其中每行带有一个有效位和两个dirty 位； 伪随机数或轮转循环替换算法； 采用写穿式(write-through)或写回式(write-back) cache操作来更新主存储器(主内存和缓冲区内容之 间保持一致)； 写缓冲器可以保存16个字的数据和4个地址；
基于ARM的嵌入式系统接口技术
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基于ARM的嵌入式系统接口技术
4.2.3 S3C2410的总线
评价一种总线的性能主要注意以下几个方面参数。 (1) 总线时钟频率
总线的工作频率，以MHZ表示，它是影响总线传输速率 的重要因素之一。
(2) 总线宽度（位宽）
数据总线的位数，用位(bit)表示，如总线宽度为8位、16 位、32位和64位。
电平/边沿触发模式的外部中断源；
可编程的电平/边沿触发极性； 支持紧急中断请求的FIQ（快速中断请求）。