基于arm的嵌入式測控系統(tǒng)的設計及應用

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1、基于ARM的嵌入式測控系統(tǒng)的設計及應用耿玉新夏路易(太原理工大學信息工程學院；太原；山西；030024)摘摘摘要要要:本文介紹了基于ARM的嵌入式測控系統(tǒng)的設計方案，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)的組成和軟件實現(xiàn)。關鍵詞：：：嵌入式系統(tǒng)：；微處理器；操作系統(tǒng)；PID中圖分類號：：：TP274文獻標識碼：：：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的電子產(chǎn)品已經(jīng)得到了廣泛的應用，如MP3、PDA、手機、智能玩具、智能家電、車載電子設備等；工業(yè)和服務領域中，嵌入式技術也已經(jīng)大量應用于數(shù)控機床、智能工具、機器人等行業(yè)；金融、航天和軍事等領域嵌入式技術的應用也越來越廣泛，以至一些學者斷言嵌入式技術將成為后PC時代

4、的主宰。據(jù)統(tǒng)計，每年只有10％～20％的計算機芯片是為臺式PC機或手提電腦設計的；而為嵌入式系統(tǒng)設計制造的CPU每年大概有10～20億片，每年又有10000多個新的嵌入式系統(tǒng)計劃產(chǎn)生。嵌入式系統(tǒng)是嵌入式計算機系統(tǒng)的簡稱，簡單地說，嵌入式系統(tǒng)就是嵌入到目標體系中的專用計算機系統(tǒng)。嵌入性、專用性與計算機系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的3個基本要素。功能層應用程序文件系統(tǒng)圖形用戶接口任務管理軟件層實施操作系統(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，配置存儲器、I/O設備、通信模塊等必要的外設。軟件部分以軟件開發(fā)平臺為核心，向上提供應用編程接口（API），向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP，即包括操作系統(tǒng)及其實時、多任務操作和應用程序編程。應用程序控制著系統(tǒng)的運作和行為；而操作系統(tǒng)則控制著應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個特點:（1）對實時多任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷

6、響應時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。（2）具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。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)錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。（3）可擴展的處理器結(jié)構(gòu)，以便最迅速地擴展出滿足應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的計算和通信設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。111．1．．．嵌入式系統(tǒng)設計嵌入式系統(tǒng)設計通常來說，一個嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程如下：（1

7、）確定嵌入式系統(tǒng)的需求；（2）設計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：選擇處理器和相關外部設備，操作系統(tǒng)，開發(fā)平臺以及軟硬件的分割和總體系統(tǒng)集成；（3）詳細的軟硬件設計和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硬件平臺的選擇硬件平臺的選擇嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，嵌入式開發(fā)硬件平臺的選擇主要是嵌入式處理器的選擇。在一個系統(tǒng)中使用什么樣的嵌入式處理器內(nèi)核主要取決于應用的領域、用戶的需求、成本、開發(fā)的難易程度、產(chǎn)品上市時間、技術支持、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；