基于arm的嵌入式测控系统的设计及应用

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1、基于ARM的嵌入式测控系统的设计及应用耿玉新夏路易(太原理工大学信息工程学院；太原；山西；030024)摘摘摘要要要:本文介绍了基于ARM的嵌入式测控系统的设计方案，论述了嵌入式系统的软硬件选型原则，并结合ARM嵌入式模糊自整定PID温度控制系统阐述了嵌入式控制系统的组成和软件实现。关键词：：：嵌入式系统：；微处理器；操作系统；PID中图分类号：：：TP274文献标识码：：：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，各种使用嵌入式技术的电子产品已经得到了广泛的应用，如MP3、PDA、手机、智能玩具、智能家电、车载电子设备等；工业和服务领域中，嵌入式技术也已经大量应用于数控机床、智能工具、机器人等行业；金融、航天和军事等领域嵌入式技术的应用也越来越广泛，以至一些学者断言嵌入式技术将成为后PC时代

4、的主宰。据统计，每年只有10％～20％的计算机芯片是为台式PC机或手提电脑设计的；而为嵌入式系统设计制造的CPU每年大概有10～20亿片，每年又有10000多个新的嵌入式系统计划产生。嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，简单地说，嵌入式系统就是嵌入到目标体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。功能层应用程序文件系统图形用户接口任务管理软件层实施操作系统中间层BSP/HAL硬件抽象层/板极支持包D/A通用接口嵌入式A/DROM硬件层微处理器I/OSDRAM人机交互接口图1嵌入式系统的软/硬件框架嵌入式系

5、统是集软、硬件于一体的可独立工作的“器件”。嵌入式系统基本硬件架构以嵌入式536处理器为中心，配置存储器、I/O设备、通信模块等必要的外设。软件部分以软件开发平台为核心，向上提供应用编程接口（API），向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包BSP，即包括操作系统及其实时、多任务操作和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统则控制着应用程序编程与硬件的交互作用。嵌入式系统的软/硬件框架如图1所示。嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器，一般具备以下4个特点:（1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断

6、响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。（2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。（3）可扩展的处理器结构，以便最迅速地扩展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。（4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。111．1．．．嵌入式系统设计嵌入式系统设计通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下：（1

7、）确定嵌入式系统的需求；（2）设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统，开发平台以及软硬件的分割和总体系统集成；（3）详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发；（4）软硬件的联调和集成；（5）系统的测试。222．2．．．嵌入式系统选型原则嵌入式系统选型原则2.1硬件平台的选择硬件平台的选择嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，嵌入式开发硬件平台的选择主要是嵌入式处理器的选择。在一个系统中使用什么样的嵌入式处理器内核主要取决于应用的领域、用户的需求、成本、开发的难易程度、产品上市时间、技术支持、功耗等因素。确定了使用

8、哪种嵌入式处理器内核以后，就要综合考虑系统外围设备的需求情况以选择一款合适的处理器。下面列出考虑系统外围设备的一些因素：·总线的需求；·有没有通用串行接口；·是否需要USB总线和IrDA接口；