基於ARM的嵌入式工業控制系統設計

2022-12-25 18:21:02 字數 4211 閱讀 4530

嵌入式系統如今已經廣泛的應用到了科學研究,工程設計,軍事技術,各類產業和商業等領域。並且還在不斷的發展和延續,嵌入式系統中又以arm架構的運用最為有發展前景,普及最為廣泛。在嵌入式作業系統領域中則是種類繁多,各有特色,windows ce作業系統由微軟開發,還繼承了windows等系列作業系統的有點,極大的方便了應用程式的開發,arm是嵌入式系統研究的乙個重要方向。

隨著工業自動化的迅速發展,人們對於工業監控系統的要求也越來越高,在這裡我以「無線監控系統的設計」作為工控系統的例項進行研究設計。經分析比較,選擇s3c2440處理器為系統核心,因為它帶有攝像頭介面。選擇windows ce系統作為嵌入式作業系統。

本文詳述了作者參與並主持的具體開發過程,從硬體選型,系統設計,硬體電路詳細設計, windows ce作業系統分析,windows ce系統定製,每乙個步驟都做了有特點的說明。本文在最後對整個專案開發進行了總結。

【關鍵詞】嵌入式系統 windows ce arm s3c2440

the embedded system now widely used in scientific research, engineering design, military technology, all kinds of industrial and commercial, etc. and also in constant development and continue, embedded systems and to the frame of the most h**e use arm development prospects, popularize the most widely used. in embedded operating system in the field is wide variety, h**e distinguishing feature each, windows ce operating system developed by microsoft, also inherited the windows operating system as a bit of a series, great convenience application development, arm embedded system is an important direction.

with the rapid development of industrial automation, people for the industrial control system in the more and more is also high requirements, here i with "wireless monitoring system design" as the example of industrial control system design. by analysis and comparison, the choice s3c2440 processor core for the system, for it with a camera inte***ce. choose windows ce system as embedded operating system.

the ***** reviews the author and participate in specific development process hosted, from hardware selection, system design, hardware circuit the detailed design, windows ce operating system analysis, windows ce system customizing, each step all did h**e a characteristic of it. this ***** in the last for the whole project development are summarized.

【keywords】embedded system windows ce arm s3c2440

第1章緒論 1

1.1課題背景和研究內容 1

1.2相關知識背景 1

1.3課題研究的方法 2

1.4國內外發展狀況 3

第2章硬體電路設計 4

2.1總體電路設計 4

2.2硬體電路的開發工具 5

2.3記憶體、快閃儲存器、微處理器的部分電路設計 7

第3章定製windows ce嵌入式作業系統 9

3.1分析方法 9

3.2 簡述windows ce作業系統 9

3.3 windows ce系統的任務除錯 9

3.4 windows ce系統的記憶體管理 10

3.5 windows ce中的裝置管理器 12

3.6 windows ce中的登錄檔 12

第5章除錯總結 15

5.1除錯 15

5.1.1硬體除錯 15

5.1.2軟體除錯 15

總結 17

參考文獻 18

致謝 20

近年來,嵌入式技術飛速發展,嵌入式產品隨處可見。基於arm核的晶元具有低功耗、高效能的特點,廣泛應用於嵌入式產品當中。

本課題研究的主要是基於arm的嵌入式工業控制系統,在國內外已有類似的產品面世,但是大多數還是在研究與學習的階段上,能夠完整的應用到實際中的例項確實很少,該選題主要是為了研究出一套新的工業控制方案。

隨著工業自動化的迅速發展,人們對於工業監控系統的要求也越來越高,希望能夠在很遠的地方也能夠監控到工業操作物件,在這裡我以「無線監控系統的設計」作為工控系統的例項進行研究設計。經分析比較,選擇s3c2440處理器為系統核心,因為它帶有攝像頭介面。

研究內容:以「無線監控系統的設計」 作為本次課題的研究內容,深入了解arm嵌入式控制系統在工業控制系統中的作用。借助windows ce對其進行一定的操作,從而使其windows ce得到極大的優化。

硬體部分有硬體電路的設計和分析以及其適用性分析,硬體系統和綜合除錯等等。

arm:全稱是advanced risc machine,它是英國乙個研發risc處理器的公司名稱,後來它生產的risc處理器被命名為arm處理器。arm處理器是當今世界上最為先進的16/32位的risc微處理器之一。

特點:高效能、低能耗、低成本、小體積,在已經廣泛的被應用到嵌入式系統中去。解決方案、通訊、手持裝置等很多的方面,都有它的身影。

嵌入式系統:用來控制和監測機器、裝置、工廠等大規模系統的裝置。(國際電氣和電子工程師協會定義)一般來說,可以把嵌入式系統看成是物件系統的專用計算機系統。

通俗一點就好像是乙個比電腦還要小的電腦。當代社會嵌入式系統已經廣泛的應用於科學研究、工程設計、軍工建設、以及各種商業產品中等等方方面面,隨著嵌入式系統的發展,我們的生活已經越來越離不開它了[1]。

arm已經有了很多版本,目前的arm處理器主要包括arm7系列、arm9系列arm9e系列、arm10e系列、securcore系列、intel xscale系列。它們的區別在於主頻、功耗、指令集等方面[2]。

嵌入式系統:嵌入式系統是計算機系統中的乙個系統軟體,目前處於主流領域的嵌入式作業系統有:windows ce、linux、vxworks、ecos等等。

它們有效的組織和管理計算機系統中的硬體和軟體資源,合理的組織計算機的工作流程,控制應用程式的執行,並向使用者提供各種服務功能。嵌入式系統由於收到硬體條件的限制所以一般體積都比較小,功能的針對性比較強,還具有實時性,這是源於嵌入式系統面對的不是人而是機器,而對於機器來說,它們是沒法具有判斷和容忍能力的,也就是說它需要一定的時間去反應,這裡我們可以把嵌入式系統稱之為實時系統[3]。

市場調查:根據市場上工業控制系統的一般特點我們可以了解到,其效能指標的記憶體一般在16mb-128mb之間,主頻一般在150mhz-300mhz,flash儲存量16mb-256mb,介面電路一般配備有串列埠、乙太網口等。但是在應用中最為廣泛的還是串列埠和乙太網口。

選型:隨著arm構架的迅速發展還有其特有的低能耗、高效能的優點,arm架構的嵌入式處理器已經成為嵌入式領域的最為重要的處理器。在市場上的應用也是以基於arm的嵌入式工業控制系統居多。

但是在arm體系中的處理器中有很多可供選擇的器件。我們需要考慮的方面很多,比如:系統地基本需要、開發系統所需要的成本、系統開發的難易程度等等。

其中windows ce嵌入式作業系統是由微軟公司開發研製的,它集合了windows等一系列作業系統的優點。而且在我們國家參與研究開發windows ce的系統人員相對來說比較少,技術還比較落後。但是,windows ce系統的應用卻非常的廣泛,因此我們選擇了windows ce做我這次研究的嵌入式作業系統[4]。

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