基于ARM嵌入式工控机主板的人机界面组态软件开发方案

ARM Linux人机界面开发流程蒋旭东吏继斌目录一.建立Linux开发环境 (3)1.1图解安装Fedora9.0 (3)1.2建立交叉编译环境 (18)1.3解压安装源代码及其他工具 (20)1.3.1解压安装源代码 (20)(1)准备好Linux源代码包 (21)(2)解压安装Linux内核源代码 (21)(3)解压安装嵌入式图形系统qtopia源代码 (21)(4)解压安装busybox源代码 (22)(5)解压安装Linux示例程序 (22)(6)解压安装vboot源代码 (22)(7)解压安装其他其他开源bootloader源代码 (22)1.3.2解压创建目标文件系统 (23)1.3.3解压安装必要实用工具 (23)(1)目标文件系统映象制作工具mkyaffs2image (23)(2)解压安装LogoMaker (24)1.4配置网络文件系统NFS服务 (26)1.4.1设置共享目录 (26)1.4.2启动NFS服务 (26)(1)通过命令启动和停止nfs服务 (27)(2)通过图形界面启动NFS服务 (27)二.目标板上安装Linux系统 (29)2.1安装USB下载驱动 (29)2.2安装Linux系统 (35)2.2.1分区 (35)2.2.2安装bootloader (36)2.2.3安装Linux内核 (38)2.2.4安装根文件系统 (40)三.嵌入式Linux的GUI程序开发 (43)3.1编译ARM平台的Qtopia-2.2.0 (43)3.2利用QT designer开发GUI程序 (44)1、进入arm-qtopia (44)2、设置开发环境 (44)3、生成工程文件hi.pro (44)4、开始设计GUI。

(44)5、修改.pro文件 (49)6、生成Makefile和可执行文件 (50)7、生成.desktop文件。

(50)8、在终端输入命令 (50)9、将hi下载到目标板并运行 (51)10、将所设计的GUI程序设为系统的人机界面 (54)四.附录 (56)备注：本流程中目标板下载的是默认的Linux内核及根文件系统，位于光盘的images/linux/目录下，开发的人机界面作为应用程序添加到目标板上的Qtopia系统下，可设置成启动项使开机即可显示该人机界面。

基于嵌入式系统的HMI组态软件的研究与设计摘要传统的用于工控的组态软件是基于PC机的。

即直接利用PC连接PLC对工业设备进行监控。

由于嵌入式系统在工业领域的发展，普通的嵌入式系统的应用软件部分的设计是一次性开发的，如果用于工控领域则是根据监控需要制定操作系统和监控应用软件。

这样开发出来的嵌入式HMI只能用于此特定的监控环境，一旦监控环境发生了改变，例如设备的增减，就需要重新编写应用程序。

而对于不太懂软件开发的监控人员来说不容易，并且费时费力。

本文提出并设计了基于.NET组件的一种动态加载机制应用于嵌入式HMI组态软件中，其功能是在系统中应用该机制，可以动态的加载需要的功能模块以应用于各种不同的嵌入式环境中。

其目的是节省嵌入式环境下资源，提高运行效率，并且可以灵活的动态修改与升级，提高开发效率，这些在嵌入式环境中应用是非常重要的。

文中就.NET组件动态加载进行了阐述，并提出设计了基于嵌入式的HMI组态软件的解决方案。

其中主要工作与创新点主要包括以下三个方面：首先，在借鉴传统嵌入式组态软件设计思想的基础上提出基于.NET平台动态加载机制的嵌入式HMI的设计，分析嵌入式HMI的软硬件体系结构，选择合适的开发平台。

对嵌入式HMI组态软件进行需求分析，合理的划分功能模块，并利用.NET组件技术将各功能模块以组件形式实现。

同时从HMI组态软件的上位机组态环境和下位机运行环境两个方面详细的介绍了设计方法。

其次，嵌入式系统的RAM和文件存储空间有限，根据功能要求以及效率方面的考虑，上位机组态环境根据需求生成动态加载表，下位机运行环境应用动态加载机制读取加载表能够将所需要的功能模块加载到内存中运行，节省嵌入式环境下的资源，解决嵌入式平台消耗资源过多而导致其运行效率不高的问题，并且阐述了动态加载表的生成和解析的具体实现方法。

最后，将一个应用实例对嵌入式HMI的各项功能进行的测试，结果表明该系统的运行达到了预期目标，提高了软件的运行效率与开发效率，可扩展性和灵活性。

基于嵌入式的工业控制人机界面系统研究郑海龙【摘要】针对工业控制系统网络化和良好人机交互性的需求,构建和开发了基于ARM9微处理器的通用工业控制人机界面系统;硬件部分主要讨论了以S3C2440微处理器为核心的硬件电路设计,外围电路模块包括SDRAM及Flash存储器电路、以太网电路、RS 232/RS-422电路、触摸屏及LCD接口等电路,在分析了硬件系统信号完整性的前提下,完成了6层PCB的设计工作;软件部分主要研究了U-Boot 移植和内核裁剪技术,编写了相关的硬件设备驱动程序,设计了基于QT/Embedded 的人机界面和相关应用程序,实验和测试结果表明,该系统实现了工业控制系统的人机交互和控制需求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2015(023)003【总页数】5页(P959-962,965)【关键词】嵌入式系统;人机界面;触摸屏;Linux;设备驱动【作者】郑海龙【作者单位】郑州城市职业学院,河南新密 452370【正文语种】中文【中图分类】TP290 引言随着计算机技术和网络技术的迅速发展，嵌入式技术已成为一个新的发展方向。

嵌入式系统具有体积小、功耗低、可靠性高以及性能强等特征，现已广泛应用于军事国防、工业控制、消费电子、网络通讯等各个领域［1］。

随着嵌入式底层技术的日益成熟，越来越多的工业自动化设备迅速向网络化、智能化、小型化发展，这样的自动化设备也越来越受到自动化系统集成商和生产制造商的青睐。

同时，传统工控机因通用性差，稳定性差，软件开发周期长，接口功能单一，体积大，移动困难等缺点日益显现出其不足之处［2］。

因此，人们逐渐把目光投入到基于嵌入式系统的人机界面研究，特别是在出现Linux操作系统之后，人们试图用嵌入式系统人机界面解决上述缺点。

研究和发展基于嵌入式系统的工控设备，对于推动工业自动化的发展有着巨大的作用。

本文研究基于嵌入式系统的人机界面的相关技术，开发适应于不同工业现场的人机界面，不仅具有重要的理论意义，也具有更大的实践价值。

目录摘要 (1)Abstract (2)第一章前言 (4)1.1研究的背景及意义 (4)1.2 图形液晶介绍 (5)第二章微处理器介绍 (6)2.1 微处理器介绍 (6)2.2 ARM微处理器芯片 (6)2.2.1 STM32F103ZET6 芯片性能特点 (7)2.2.2 STM32F103ZET6系统构成 (7)2.3 Keil开发环境与C语言 (8)2.3.1 keil开发环境 (8)2.3.2 C语言程序设计 (8)2.3.3在keil环境下编写C语言 (8)第三章串行接口 (10)3.1 RS232简介 (10)3.1.1 RS232的接口定义（DB9） (10)3.1.2 RS232总线电平定义 (10)3.1.3 RS232接线方式 (11)3.1.4 RS232串口设置 (12)3.2 RS485介绍 (12)3.2.1 RS485性能特点 (12)3.2.2 RS485 接口 (12)第四章迪文液晶应用设计 (14)4.1 文本、曲线、图片、图标和动画的显示方法 (14)4.1.1 文本显示方法 (14)4.1.2液晶屏中曲线的显示方法 (15)4.1.3液晶屏中图片、图标和动画的显示方法 (16)4.2 系统配置和外设 (18)4.3 触摸屏界面功能的实现 (20)4.3.1 触摸屏原理 (20)4.3.2触控界面的设计 (21)4.3.3触摸屏功能的实现 (21)4.4 产品设计 (24)第五章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)摘要串口HMI 的诞生，彻底将用户控制和显示部分分离出来。

用户无需更改自己的核心控制代码，只需增加串口发送接收函数，即可让自己的产品快速升级到真彩屏时代。

它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。

凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

串口型HMI 是集GUI、图片下载、触摸、存储及显示于一体的人机界面。

用户利用八位单片机串口就可以轻松控制文字、图片、声音及动画显示。

基于ARM的嵌入式实时操作系统的通讯管理软件研发的开题报告一、选题背景随着嵌入式系统应用范围的进一步扩展，嵌入式实时操作系统（RTOS）的市场需求也不断增长，其在工业控制、智能家居、车联网、医疗设备等领域中都有着广泛应用。

而通讯管理软件则是嵌入式系统中非常重要的一部分，它实现了嵌入式系统与外部设备的数据交互和通讯，对系统的稳定性和可靠性有着至关重要的作用。

因此，本次选题旨在研发一款基于ARM平台的嵌入式实时操作系统通讯管理软件，为嵌入式系统的应用提供更加稳定、高效和可靠的通讯管理功能。

二、研究目标1. 设计并实现基于ARM平台的嵌入式实时操作系统通讯管理软件。

2. 实现通讯管理软件与外部设备之间的高效通讯，并保证数据传输的可靠性和稳定性。

3. 提高系统的实时性和响应速度，优化系统内存管理和资源调度，提高系统稳定性和可靠性。

三、研究内容1. 嵌入式实时操作系统原理及应用介绍嵌入式实时操作系统的基本概念，分析现有的嵌入式实时操作系统的特点、优缺点，研究嵌入式实时操作系统的原理及应用。

2. 基于ARM平台的嵌入式实时操作系统设计与实现分析ARM平台嵌入式实时操作系统的特点和限制，设计嵌入式实时操作系统的内核、任务调度、内存管理等功能，在ARM平台上实现嵌入式实时操作系统。

3. 通讯管理软件设计与实现设计并实现基于ARM平台嵌入式实时操作系统的通讯管理软件，实现通讯管理软件与外部设备之间高效传输数据的功能，并保证传输的可靠性和稳定性。

4. 系统测试与优化对系统进行测试，评估系统的性能指标，并针对系统的性能问题进行优化，提高系统稳定性和可靠性。

四、研究意义1. 提高执行效率与稳定性嵌入式实时操作系统可以有效提高系统的执行效率和稳定性，为嵌入式系统提供更加可靠和高效的实时性能。

2. 增强通讯管理功能通讯管理软件作为嵌入式系统中的一部分，对系统的实时性、稳定性和可靠性有着至关重要的作用。

本研究可以提高通讯管理软件的功能性，为嵌入式系统提供更好的数据交互和通讯功能。

基于嵌入式系统arm2210开发板的移动机器人人机界面设计引言嵌入式系统以其高性能、低功耗、低成本的优点，已经在很大程度上改变了人们的生活。

如，mp3播放器、智能手机、数码相机产品等已经渗入人们生活的各个方面。

随着液晶显示技术的不断进步，以及图形用户界面gui (graphical user interface)技术的广泛应用，人机界面也越来越友好。

它能为移动机器人的运动控制提供直观的路径图形、数据参数等。

本文介绍了一种以嵌入式微处理器lpc2210为基础，应用zlg/gui软件包设计移动机器人人机界面的方法。

我们设计开发的智能移动机器人是一个以pc104嵌入式微机为中心处理器，tms320f2812为运动控制器，超声波传感器作为避障的集合环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，主要包括运动系统、电子信息系统和传感系统。

它通过ccd摄像机和图像采集卡获得视频信息，并通过超声波传感器组测得前方障碍物距离实现避障。

移动机器人的人机界面主要向用户展示移动机器人的运动信息，如当前的运动速度、与前方障碍物的距离以及行驶的轨迹。

图1 arm2210的系统框图arm221o的基本组成arm221o以philips公司arm7tdmi-s微控制器lpc2210为核心，以支持实时仿真和嵌入式跟踪的嵌入式系统。

lpc2210的cpu频率最大为60mhz，并且扩展了丰富的外围设备接口，使系统稳定性大大提高，开发也更简单。

图1是arm2210的系统框图。

由于该系统包含了rs232转换电路，可通过uart0与上位机pc104进行数据传输，同时还包括东芝公司的点阵式液晶控制器t6963c，扩展了液晶接口，同时提供了led数码管显示和16个按键输入，因此开发人机界面非常方便。

人机界面的硬件设计数据传输pc104的串行口可以作为标准pc的coml通信口或扩展为控制台串行口，用于键盘输入和显示终端输出或计算机之间的串行输入/输出口。

基于ARM的嵌入式工业控制系统设计嵌入式工业控制系统是指将嵌入式系统与控制系统相结合，用于控制和监控工业设备或过程的系统。

嵌入式工业控制系统在工业自动化领域起着至关重要的作用。

其中，应用最广泛的嵌入式平台之一是ARM （Advanced RISC Machine）架构。

ARM架构的特点是低功耗、高性能和低成本。

在嵌入式工业控制系统设计中，ARM可用于处理器和MCU（Microcontroller Unit，微控制器）的选择。

ARM处理器具有较高的计算能力和丰富的外设接口，适用于需要实时数据处理和高性能计算的应用场景。

而ARM MCU则集成了微控制器的功能，可用于对终端设备进行控制和通信。

嵌入式工业控制系统设计的关键步骤包括硬件设计和软件开发。

软件开发方面，首先需要选择适合的操作系统。

常用的嵌入式操作系统包括Linux、VxWorks和FreeRTOS等。

操作系统的选择应根据系统需求和资源限制进行权衡。

例如，Linux具有较强的功能和丰富的开发资源，适用于较复杂的工业控制系统；而FreeRTOS则是一个轻量级的实时操作系统，适用于资源有限的嵌入式系统。

操作系统的引入可以提供任务调度、外设驱动、网络通信等功能，简化系统开发和维护。

在软件开发过程中，需要进行应用程序的开发和调试。

对于应用程序的开发，可以使用C/C++或汇编语言编写。

对于复杂的控制算法，也可以使用MATLAB或Simulink进行建模和仿真，然后将生成的代码移植到嵌入式系统中。

对于系统的调试，可以使用调试工具如JTAG（Joint Test Action Group）和GDB（GNU Debugger），实时监控和调试系统的运行状态。

除了硬件设计和软件开发，嵌入式工业控制系统设计还需要进行系统集成和测试。

在系统集成中，需要将各个模块进行连接和配置，确保各个部分正常工作。

在测试过程中，需要进行功能测试、性能测试和可靠性测试。

功能测试主要验证系统功能是否符合要求，性能测试主要评估系统的计算能力和响应时间，可靠性测试主要验证系统在极端条件下的稳定性和可靠性。

摘要嵌入式系统如今已经广泛的应用到了科学研究，工程设计，军事技术，各类产业和商业等领域。

并且还在不断的发展和延续，嵌入式系统中又以ARM架构的运用最为有发展前景，普及最为广泛。

在嵌入式操作系统领域中则是种类繁多，各有特色，Windows CE操作系统由微软开发，还继承了Windows等系列操作系统的有点，极大的方便了应用程序的开发，ARM是嵌入式系统研究的一个重要方向。

随着工业自动化的迅速发展，人们对于工业监控系统的要求也越来越高，在这里我以“无线监控系统的设计”作为工控系统的实例进行研究设计。

经分析比较，选择S3c2440处理器为系统核心，因为它带有摄像头接口。

选择Windows CE 系统作为嵌入式操作系统。

本文详述了作者参与并主持的具体开发过程，从硬件选型，系统设计，硬件电路详细设计， Windows CE操作系统分析，Windows CE系统定制，每一个步骤都做了有特点的说明。

本文在最后对整个项目开发进行了总结。

【关键词】嵌入式系统 Windows CE ARM S3c2440AbstractThe 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 have use ARM development prospects, popularize the most widely used. In embedded operating system in the field is wide variety, have 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 interface. Choose Windows CE system as embedded operating system.The paper 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 have a characteristic of it. This paper in the last for the whole project development are summarized.【Keywords】Embedded system Windows CE ARM S3c2440目录第1章绪论 (1)1.1课题背景和研究内容 (1)1.2相关知识背景 (1)1.3课题研究的方法 (2)1.4国内外发展状况 (3)第2章硬件电路设计 (4)2.1总体电路设计 (4)2.2硬件电路的开发工具 (5)2.3内存、闪存、微处理器的部分电路设计 (7)第3章定制WINDOWS CE嵌入式操作系统 (9)3.1分析方法 (9)3.2简述W INDOWS CE操作系统 (9)3.3W INDOWS CE系统的任务调试 (9)3.4W INDOWS CE系统的内存管理 (10)3.5W INDOWS CE中的设备管理器 (12)3.6 WINDOWS CE中的注册表 (12)第5章调试总结 (15)5.1调试 (15)5.1.1硬件调试 (15)5.1.2软件调试 (15)总结 (17)参考文献 (18)致谢 (20)基于ARM的嵌入式工业控制系统设计第1章绪论1.1课题背景和研究内容近年来，嵌入式技术飞速发展，嵌入式产品随处可见。

“基于嵌入式PLC的集成组态开发平台体系研究”课题研究规划一、课题介绍1、研究背景、意义与主要研究内容可编程控制器产生于本世纪60年代，是微电子技术和计算机技术相结合的新型自动化控制装置。

它具有可靠性高、环境适应性好等特点，在单机自动化到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化中，都起到关键作用。

随着技术的进步，可编程控制器也不断得到发展。

最新的产品，普遍采用高档微处理器芯片或专用芯片，开发有灵活而强大的软件。

从目前的发展趋势看，可编程控制器向大型化和小型化两个极端发展。

小型PLC由于技术相对简单，适应性好，可以作为大型控制系统的现场单元，因而得到了迅速发展。

我国对PLC的研究与生产起步晚，从80年代开始引进技术、合作生产到目前，主要还是国外独资企业和国内合资企业的形式。

国内生产厂商独立开发生产的PLC产品还不到国内市场10％的市场份额。

然而，我国的PLC 市场正处于快速发展的阶段，每年的增长率达到8％－12％，市场前景仍十分看好，预计今年的销售可达到人民币50亿元的市场规模。

如此庞大的市场规模，国外厂商和合资企业的销售额却占有了90％以上，这种局面主要在于PLC的核心技术牢牢掌握在欧洲、美国、日本等工业发达国家。

可编程控制器应用的情况往往体现着一个国家工业自动化水平，开发具有自主知识产权的PLC对我国来说具有战略意义，不但能够摆脱PLC 技术和市场为发达国家垄断地被动局面，而且对于提高我国的自动化整体水平等都有深远意思。

传统的PLC其硬件体系结构是封闭的，绝大多数PLC具有自己的专用总线、专用通信网络及协议;编程方法虽多为梯形图，但其寻址方式和语法结构也不一致，这些导致PLC产品软硬件系统互不兼容。

IEC61131-3《可编程序控制器的编程软件标准》的颁布为PLC产品编程的标准化奠定了基础。

同时，也为我们自己研究开发PLC系统提供了难得的机会。

近年来，遵循IEC61131-3标准的新一代开放体系结构的PLC产品已经出现，但在国内，形成影响的产品还比较少见。