32 位微控制器世界向 Linux 敞開大門。前一段時間，領先的 ARM Cortex-M 供應商意法半導體(ST)發(fā)布了 一款自由的 Linux 桌面版開發(fā)程序，該軟件面向其旗下的 STM32 微控制單元(MCU)。包含了 ST 的 STM32CubeMX 配置器和初始化工具，以及其 STM32 系統(tǒng)工作臺(SW4STM32) ，這個基于 Eclipse 的 IDE 由工具 Ac6 創(chuàng)建。支撐 SW4STM32 的工具鏈，論壇，博客以及技術會由 openSTM32.org 開發(fā)社區(qū)提供。

“Linux 社區(qū)以吸引富有創(chuàng)意的自由思想者而聞名，他們善于交流心得、高效地克服挑戰(zhàn)。” Laurent Desseignes，意法半導體微控制器產(chǎn)品部，微控制器生態(tài)系統(tǒng)市場經(jīng)理這么說道：“我們正著手做的是讓他們能極端簡單的借力 STM32 系列的特性和性能施展自己的才能，運用到富有想象力的新產(chǎn)品的創(chuàng)造中去。

Linux 是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)網(wǎng)關和樞紐，及高端 IoT 終端的領先平臺。但是，大部分 IoT 革命，以及可穿戴設備市場基于小型的低功耗微控制器，對 Cortex-M 芯片的運用越來越多。雖然其中的一小部分可以運行精簡的 uCLinux (見下文)，卻沒能支持更全面的 Linux 發(fā)行版。取而代之的是實時操作系統(tǒng)(RTOS)們或者有時干脆不用 OS 來控制。固件的開發(fā)工作一般會在基于 Windows 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)上完成。

通過 ST 的自由工具，Linux 開發(fā)者們可以更容易的開疆拓土。ST 工具中的一些技術在第二季度應該會登錄 Mac OS/X 平臺，與 STM32 Nucleo 、開發(fā)套件、以及評估板同時面世。Nucleo 支持 32 針、64 針、和 144 針的版本，并且提供類似 Arduino 連接器這樣的插件。

STM32CubeMX 配置器和 IDE SW4STM32 使 Linux 開發(fā)者能夠配置微控制器并開發(fā)調(diào)試代碼。SW4STM32 支持在 Linux 下通過社區(qū)更改版的 OpenOCD 使用調(diào)試工具 ST-LINK/V2。

據(jù) ST 稱，軟件兼容 STM32Cube 軟件包及標準外設庫中的微控制器固件。目標是囊括 ST 的全系列 MCU，從入門級的 Cortex-M0 內(nèi)核到高性能的 M7 芯片，包括 M0+，M3 和 DSP 擴展的 M4 內(nèi)核。

ST 并非首個為 Linux 準備 Cortex-M 芯片 IDE 的 32 位 MCU 供應商，但似乎是第一大自由的 Linux 平臺。例如 NXP，MCU 的市場份額隨著近期收購了 Freescale (Kinetis 系列 MCU，等)而增加，提供了一款 IDE LPCXpresso IDE，支持 Linux 、Windows 和 Mac。然而，LPCXpresso 每份售價 $450。

在其 SmartFusion FPGA 系統(tǒng)級芯片(SoC)上集成了 Cortex-M3 芯片的 Microsemi，擁有一款 IDE Libero IDE，適用于 RHEL 和 Windows。然而，Libero 需要許可證才行，并且 RHEL 版缺乏如 FlashPro 和 SoftConsole 的插件。

為什么要學習 MCU?

即便 Linux 開發(fā)者并沒有計劃在 Cortex-M 上使用 uClinux，但是 MCU 的知識總會派上用場。特別是牽扯到復雜的 IoT 工程，需要擴展 MCU 終端至云端。

對于原型和業(yè)余愛好者的項目，Arduino 板為其訪問 MCU 提供了非常便利的接口。然而原型之外，開發(fā)者常常就會用更快的 32 位 Cortex-M 芯片以及所帶來的附加功能來替代 Arduino 板和板上的那塊 8 位 MCU ATmega32u4。這些附加功能包括改進的存儲器尋址，用于芯片和各種總線的獨立時鐘設置，以及芯片 Cortex-M7 自帶的入門級顯示芯片。

還有些可能需求 MCU 開發(fā)技術的地方包括可穿戴設備，低功耗、低成本和小尺寸給了 MCU 一席之地，還有機器人和無人機這些使用實時處理和電機控制的地方更為受用。在機器人上，你更是有可能看看 Cortex-A 與 Cortex-M 集成在同一個產(chǎn)品中的樣子。

對于 SoC 芯片還有這樣的一種溫和的局勢，即將 MCU 加入到 Linux 驅(qū)動的 Cortex-A 核心中，就如同 NXP i.MX6 SoloX。雖然大多數(shù)的嵌入式項目并不使用這種混合型 SoC 或者說將應用處理器和 MCU 結(jié)合在同一產(chǎn)品中，但開發(fā)者會漸漸地發(fā)現(xiàn)自己工作的生產(chǎn)線、設計所基于的芯片正漸漸的從低端的 MCU 模塊發(fā)展到 Linux 或安卓驅(qū)動的 Cortex-A。

uClinux 是 Linux 在 MCU 領域的籌碼

隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，我們見到越來越多的 SBC 和模塊計算機，它們在 32 位的 MCU 上運行著 uClinux。不同于其他的 Linux 發(fā)行版，uClinux 并不需要內(nèi)存管理單元(MMU)。然而，uClinux 對市面上可見 MCU 有更高的內(nèi)存需求。需求更高端的 Cortex-M4 和 Cortex-M4 微控制器內(nèi)置內(nèi)存控制器來支持外部 DRAM 芯片。

Amptek SBC 在 NXP LPC Cortex-M3 和 -M4 芯片上運行 uClinux，以提供常用的功能類似 WiFi、藍牙、USB 等眾多接口。Arrow 的 SF2+ 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件將 uClinux 運行于 SmartFusion2 模塊計算機的 Emcraft 系統(tǒng)上，該模塊計算機是 Microsemi 的 166MHz Cortex-M3/FPGA SmartFusion2 混合 SoC。

Emcraft 銷售基于 uClinux 的模塊計算機，有 ST 和 NXP 的，也有 Microsemi 的 MCU，是 32 位 MCU 上積極推進 uClinux 的重要角色。日益頻繁的 uClinux 開始了與 ARM 本身 Mbed OS的對抗，至少在高端的 MCU 工程中需要無線通信和更為復雜的操作規(guī)則。Mbed 和 modern 的支持者，開源的 RTOS 們，類似 FreeRTOS 認為 uClinux 需要對 RAM 的需求太高以至于難以壓低 IoT 終端的價格，然而 Emcraft 與其他 uCLinux 擁躉表示價格并沒有如此夸張，而且擴展 Linux 的無線和接口也是相當值得的，即使只是在像 uClinux 這樣的精簡版上。

當被問及對于這次 ST 發(fā)布的看法，Emcraft 的主任工程師 Vladimir Khusainov 表示：“ST決定將這款開發(fā)工具 移植至 Linux 對于 Emcraft 是個好消息，它使得 Linux 用戶能輕易的在嵌入式 STM MCU 上展開工作。我們希望那些有機會熟悉 STM 設備，使用 ST 配置器和嵌入式庫的用戶可能對在目標機上使用嵌入式 Linux (以 uClinux 的形式)感興趣。”

最近關于 Cortex-M4 上運行 uClinux 的概述，可以查看去年 Jim Huang 與 Jeff Liaws 在嵌入式 Linux 大會上使用的幻燈片。更多關于 Cortex-M 處理器可以查看這里過的 AnandTech 總結(jié)。

本文由 LCTT 原創(chuàng)翻譯，Linux中國 榮譽推出

總結(jié)

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