基于arm的嵌入式測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

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1、基于ARM的嵌入式測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用耿玉新夏路易(太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院；太原；山西；030024)摘摘摘要要要:本文介紹了基于ARM的嵌入式測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，論述了嵌入式系統(tǒng)的軟硬件選型原則，并結(jié)合ARM嵌入式模糊自整定PID溫度控制系統(tǒng)闡述了嵌入式控制系統(tǒng)的組成和軟件實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：：：嵌入式系統(tǒng)：；微處理器；操作系統(tǒng)；PID中圖分類號(hào)：：：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：：：BDesignofameasurementandcontrolsystemandapplicationbasedonembeddedARMGENGYuXin,XIAL

2、uYiDepartmentofInformationEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan,Shanxi,030024,ChinaAbstract:ThisarticleintroducesbasedontheARMembeddedcontrolsystemdesign,embeddedsystemontheprincipleofselectionofhardwareandsoftware,combinedwithARMEmbeddedFuzzyself-tuningPIDtem

3、peraturecontrolsystemontheembeddedcontrolsystemandsoftwarerealization.Keywords:embeddedsystem；MPU；operatingsystem；PID0.0.0.引言日常生活中，各種使用嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如MP3、PDA、手機(jī)、智能玩具、智能家電、車載電子設(shè)備等；工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，嵌入式技術(shù)也已經(jīng)大量應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、智能工具、機(jī)器人等行業(yè)；金融、航天和軍事等領(lǐng)域嵌入式技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，以至一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后PC時(shí)代

4、的主宰。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年只有10％～20％的計(jì)算機(jī)芯片是為臺(tái)式PC機(jī)或手提電腦設(shè)計(jì)的；而為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造的CPU每年大概有10～20億片，每年又有10000多個(gè)新的嵌入式系統(tǒng)計(jì)劃產(chǎn)生。嵌入式系統(tǒng)是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)單地說，嵌入式系統(tǒng)就是嵌入到目標(biāo)體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入性、專用性與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的3個(gè)基本要素。功能層應(yīng)用程序文件系統(tǒng)圖形用戶接口任務(wù)管理軟件層實(shí)施操作系統(tǒng)中間層BSP/HAL硬件抽象層/板極支持包D/A通用接口嵌入式A/DROM硬件層微處理器I/OSDRAM人機(jī)交互接口圖1嵌入式系統(tǒng)的軟/硬件框架嵌入式系

5、統(tǒng)是集軟、硬件于一體的可獨(dú)立工作的“器件”。嵌入式系統(tǒng)基本硬件架構(gòu)以嵌入式536處理器為中心，配置存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、通信模塊等必要的外設(shè)。軟件部分以軟件開發(fā)平臺(tái)為核心，向上提供應(yīng)用編程接口（API），向下屏蔽具體硬件特性的板級(jí)支持包BSP，即包括操作系統(tǒng)及其實(shí)時(shí)、多任務(wù)操作和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)則控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。嵌入式系統(tǒng)的軟/硬件框架如圖1所示。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器，一般具備以下4個(gè)特點(diǎn):（1）對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷

6、響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)內(nèi)核心的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度。（2）具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷。（3）可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以便最迅速地?cái)U(kuò)展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。（4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級(jí)。111．1．．．嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常來說，一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程如下：（1

7、）確定嵌入式系統(tǒng)的需求；（2）設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：選擇處理器和相關(guān)外部設(shè)備，操作系統(tǒng)，開發(fā)平臺(tái)以及軟硬件的分割和總體系統(tǒng)集成；（3）詳細(xì)的軟硬件設(shè)計(jì)和RTL代碼、軟件代碼開發(fā)；（4）軟硬件的聯(lián)調(diào)和集成；（5）系統(tǒng)的測(cè)試。222．2．．．嵌入式系統(tǒng)選型原則嵌入式系統(tǒng)選型原則2.1硬件平臺(tái)的選擇硬件平臺(tái)的選擇嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，嵌入式開發(fā)硬件平臺(tái)的選擇主要是嵌入式處理器的選擇。在一個(gè)系統(tǒng)中使用什么樣的嵌入式處理器內(nèi)核主要取決于應(yīng)用的領(lǐng)域、用戶的需求、成本、開發(fā)的難易程度、產(chǎn)品上市時(shí)間、技術(shù)支持、功耗等因素。確定了使用

8、哪種嵌入式處理器內(nèi)核以后，就要綜合考慮系統(tǒng)外圍設(shè)備的需求情況以選擇一款合適的處理器。下面列出考慮系統(tǒng)外圍設(shè)備的一些因素：·總線的需求；·有沒有通用串行接口；·是否需要USB總線和IrDA接口；