基于ARM 嵌入式系统的汉显数字 汽车衡仪表设计.pdf

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1、基于ARM嵌入式系统的汉显数字汽车衡仪表设计上海耀华称重系统有限公司曾张元【摘要】介绍一款采用ARM嵌入式系统设计的汉显数字汽车衡仪表XK3190-DS2，结合ARM嵌入式设计要领分析该仪表的设计方案及功能特色。【关键词】ARMμC/OSII嵌入式操作系统汉显仪表拼音输入通常情况下，汽车衡应用现场环境恶劣，外界电磁干扰复杂多变，模拟传感器电信号长线传输易受干扰，仪表长时间运行也可能会因突发干扰的影响而出现异常。数字仪表与数字模块之间长线传输数字信号，而数字信号抗干扰性较强，一定程度上提高了仪表抗干扰能力。由于数字模块与传感器之间模

2、拟电信号传输距离很近，可有效降低传输噪声，提高计量精度。同时，数字通信协议的隐密性和数据传输严格的时序要求大大提高了技术壁垒，降低了作弊的可能性。这些优势使得数字化汽车衡仪表有着很好的发展前景。国内普通汽车衡仪表程序多采用单任务顺序运行机制，一旦该任务受干扰运行紊乱，将直接导致仪表各功能的错误调用，造成不可预料的后果，目前只能依靠看门狗重启仪表程序，重新初始化数据。这对于实时性要求较高的批量数据处理而言，显然是不允许的，必须引入嵌入式多任务开发理念。本文介绍的数字汽车衡仪表XK3190-DS2以实时多任务嵌入式操作系统μC/OSI

3、I为平台，基于ARM7系列LPC2214高性能处理器，在数据处理的实时性、稳定性、抗干扰性以及人性化的汉字显示操作界面上均有出色的表现。仪表外观如图1数字汽车衡仪表XK3190-DS2外观图图1。一、嵌入式系统及ARM简介嵌入式系统是以应用为中心、计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它面向用户、面向产品、面向应用，其功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面可适应于不同应用系统和应用场合的要求。嵌入式处理器是嵌入式系统硬件最核心的器件。对于中高端仪表而言，为了

4、满足批量数据处理与显示的实时性要求，还必须运用嵌入式操作系统平台。ARM（AdvancedRISCMachines）是微处理器行业的一家知名企业，以设计高性能、高性价比、低功耗的RISC处理器、相关技术及软件而闻名。由于其技术在全球众多著名半导体、软件和OEM厂商的迅速推广与普及，衍生出一类各具特色的低功耗高性价比微处理器，因此，ARM也成为这类处理器和技术的代名词。由于ARM强大的运算能力、不断丰富的外设资源、良好的技术支持，以及逐步下调的价格机制，现今已经成为嵌入式系统开发的首选。ARM处理器依据其体系结构和运算能力的不同分为

5、ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10等众多系列。XK3190-DS2采用飞利浦高性能低功耗LPC2214微处理器，其结构框图如图2。它是一款支持实时仿真和跟踪的32位ARM7TDMI-S处理器，采用三级流水线技术，锁频与倍频技术，其最高工作频率高达60MHz，运算能力是普通51系列单片机的5倍以上。LPC2214外设接口丰富，如图2所示，图2LPC2214处理器体系结构图2它包揽了仪表开发常用的功能接口和专利技术IC硬件接口，为硬件功能的扩展提供了较大的空间。它内嵌256K字节Flash程序存储器，16K字节静态RAM，为灵

6、活的嵌入式程序设计提供了可能。它还提供强大的数据加密功能，其程序烧录方式灵活，既可通过JTAG接口进行在线编程，也可通过RS232串口进行程序更新与升级，方便针对不同用户的特殊需求进行程序修改。LPC2214开放外部总线，可提供多达24条地址线和32条数据线。其矢量中断控制器可支持最多32个中断请求并可分配优先级，将中断延时降低到最低限度，有效的满足了实时性要求。二、μC/OSII嵌入式操作系统简介嵌入式操作系统μC/OSII是专为微控制器系统和软件开发而设计的公开源代码的抢占式实时多任务操作系统内核，是一段微控制器启动后首先执行

7、的背景程序，它作为整个系统的框架贯穿系统运行的始终。对实时性和稳定性要求很高的数据处理系统而言，引入嵌入式操作系统μC/OSII无疑将大大改善其性能。μC/OSII的特点主要有：公开源代码、代码结构清晰明了、注释详尽、组织有条理、可移植性好、可裁剪、可固化。内核属于抢占式，最多可以管理60个任务，可实现任务的灵活切换、故障诊断、创建与撤销。由于各个任务独立运行，互不干扰，当某个任务由于外界突发干扰而运行出错时，系统可以迅速自行诊断该任务，撤销和重建运行，不会导致其他任务功能的错误调用和整体程序的运行紊乱，有效的降低了故障率，提高了

8、抗干扰能力和稳定性能。同时，μC/OSII按时间片管理处理器的运行，可在某任务因等待事件触发而空闲时，分配其它任务的运行，有效的提高了程序的运行效率，增强了数据处理的实时性。在XK3190-DS2设计中，通讯、打印、显示、重量数据处理等功能均形成独