基于arm9的通用控制器設(shè)計(jì)

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1、淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第31頁(yè)共31頁(yè)目錄1緒論11.1控制器的種類和特點(diǎn)11.2嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介21.3ARM簡(jiǎn)介42系統(tǒng)需求分析與可行性研究42.1系統(tǒng)需求分析42.2系統(tǒng)可行性研究53嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹63.1硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹63.2軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹83.3軟件結(jié)構(gòu)與開(kāi)發(fā)流程134軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)144.1Socket編程144.2LCD顯示編程234.3圖形用戶界面設(shè)計(jì)254.4程序的運(yùn)行與調(diào)試27結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第31頁(yè)共31頁(yè)1緒論隨著現(xiàn)代科學(xué)

2、技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)呈現(xiàn)日新月異的變化?，F(xiàn)代日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，自動(dòng)化控制技術(shù)給人們的日常生活和工作帶來(lái)了便利，為工業(yè)生產(chǎn)提供了重要的保障。其中控制自動(dòng)化主要包含3個(gè)層次，從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化，而基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化的核心是各式各樣的控制器和與之配套的軟件系統(tǒng)。1.1控制器的種類和特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制器：早期的運(yùn)動(dòng)控制器一般采用運(yùn)算放大器等分立元件，以模擬電路硬接線方式構(gòu)成。這種控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，沒(méi)有附加延時(shí)，

3、響應(yīng)速度快；②控制器的精度較高且具有較大的帶寬。但是，模擬控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng)相比，也有明顯的缺點(diǎn)：①老化和環(huán)境溫度的變化對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的元器件的參數(shù)影響很大；②構(gòu)成模擬系統(tǒng)需要的元器件較多?？删幊踢壿嬁刂破鳎嚎删幊踢壿嬁刂破?PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)，在硬件接線邏輯控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是將計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)綜合為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入輸出單元(I／O)、電源、編程器等組成，是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。DDC（直接數(shù)字控

4、制）控制器的內(nèi)部也是由微處理器、工作存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、時(shí)鐘模擬量輸入輸出和數(shù)字量輸入輸出等部分組成，和PLC有些類似。通用計(jì)算機(jī)和工控機(jī)，利用高級(jí)語(yǔ)言編制相關(guān)的控制軟件，配合與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)交換的通信接口板，構(gòu)成了一個(gè)控制系統(tǒng)。基于專用控制芯片的控制器是將實(shí)現(xiàn)控制所需的各種邏輯功能做在一塊專用集成電路內(nèi)，并提供一些專用的控制指令，同時(shí)具有一些特定用途必須的輔助功能，使用戶的軟件設(shè)計(jì)工作減少到最小程度。例如伺服電機(jī)?？删幊踢壿嬈骷河捎诂F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)具有用戶可

5、編程的特性，使得用戶可以利用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件或VHDL等開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)控制算法，并將這些算法下載到相應(yīng)的可編程邏輯器件中，從而最終以硬件的方式實(shí)現(xiàn)控制?；搓幑W(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第31頁(yè)共31頁(yè)近幾年來(lái)，隨著ARM技術(shù)的不斷成熟，使用ARM處理器作為核心的控制器不斷涌現(xiàn)，其原因主要是ARM的特有優(yōu)勢(shì)：?ARM嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力

6、大大增強(qiáng)。?ARM片上資源豐富，集成了多種控制器，便于通訊和外圍擴(kuò)展。?支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，很好的兼容8位/16位器件。?處理速度快，尋址空間可達(dá)4G，便于移植操作系統(tǒng)，由此可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源調(diào)度、進(jìn)程管理、進(jìn)程通信等諸多功能。?操作系統(tǒng)的引入帶來(lái)了通訊協(xié)議支持，也為復(fù)雜應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了便利。?可靠性高，尤其對(duì)于工業(yè)級(jí)ARM芯片，可適應(yīng)高過(guò)載、高沖擊及其他惡劣環(huán)境。?價(jià)格低，一般幾到幾十元。?ARM嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)的硬件和軟件都經(jīng)過(guò)高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，在同

7、樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，在具體應(yīng)用中更具競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)。?第三方工具和支持較多，為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)帶來(lái)了便利。當(dāng)然，ARM也有自身的限制，比如ARM在速度和數(shù)據(jù)處理能力方面不及DSP。但由于上述諸多優(yōu)點(diǎn)，基于ARM的控制器還是如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)，并且隨著對(duì)控制性能要求的提高，基于高性能ARM處理器的控制器也逐漸多了起來(lái)，應(yīng)用前景十分光明。1.2嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減的，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等

8、指標(biāo)的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)的概念是相對(duì)于通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而提出的。淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第31頁(yè)共31頁(yè)在對(duì)可靠性和成本控制要求較高的場(chǎng)合，傳統(tǒng)PC和工控機(jī)都有其不足之處，而嵌入式系統(tǒng)正好滿足了這些要求，成為了這些場(chǎng)合的不二之選。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由于它們要用在具體的場(chǎng)合與環(huán)境，并且有一定的專用性（軟硬件的裁減和定制），所以稱之為“嵌入式