ARM9嵌入式系统设计基础教程第二版教学设计

第１２卷第４期　２Ｏ１噼１２月　闽西职业技术学院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉｎｘｉ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖ０１．１２　Ｎｏ．４　Ｄｅｅｅｍｂｅｒ　２０１０　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．Ｉ６７３－４８２３．２０１０．０４．０２８　

基于ＡＲＭ９的嵌入式ＰＬＣ系统的设计与实现　

林忠，杨惠灵，李素龙　

（福建工程学院电子信息与电气工程系，福州３５０１０８）　

摘要：将嵌入式技术与ＰＬＣ技术相结合提出了一种基于ＡＲＭ９的嵌入式ＰＬＣ系统的实现方法，给出了以嵌入　式Ｌｉｎｕｘ操作系统为软件系统的嵌入式ＰＬＣ体系结构。详细分析了软件系统中驱动程序与应用程序的设计。　关键词：嵌入式系统；Ｌｉｎｕｘ；ＰＬＣ；ＡＲＭ９　中图分类号：ＴＰ２７３．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３－４８２３（２０１０）０４—０１１７－０４　

传统的ＰＬＣ经过几十年的发展，在工业控制领　

域得到了普遍的应用，但其兼容性差、开放性差等缺　点使传统ＰＬＣ已经不能满足用户的需要【】１。随着嵌　人式系统的不断发展，利用嵌入式系统硬件和软件　

资源构建嵌入式ＰＬＣ系统有着广泛的应用前景，通　过软件来实现传统ＰＬＣ的功能使得ＰＬＣ的稳定性　

和性价比大大提高，且具有良好的兼容性和开放性闭。　本文中嵌入式ＰＬＣ采用ＡＲＭ９作为嵌入式处理器，　

配合免费且具有开放式源码的Ｌｉｎｕｘ操作系统，设　

应用层　

软件层　

驱动层　

引导层　

硬件层　计了驱动程序和应用程序。　１嵌入式ＰＬＣ的系统框图　如图１所示。整个嵌入式ＰＬＣ系统由硬件层、　

驱动层、软件层、应用层构成。硬件层为系统的最底　

层。驱动层是软件层与硬件层之间的桥梁。软件层在　驱动层的基础上开发。包括嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核、文件　系统、图形用户接口、任务管理等。驱动层和软件层　

构成嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统。应用层根据ＰＬＣ的控　

制要求。实现ＰＬＣ的控制功能。　

机电信息2012年第33期总第351期图1系统原理图TOUT0GNDLED1GNDTOUT0GNDLED1GNDTOUT0GNDLED1GNDGPIO信号地232OPF光耦RDARDBSDASDBSGFRE500232OPF光耦232OPF光耦232OPF光耦S3C2440PF+PF－PR+PR－SEDA－02AVNPF+PF－PR+PR－SEDA－02AVNPF+PF－PR+PR－SEDA－02AVNUVWGNDUVWGNDUVWGNDUVWGNDM1M2M3M4PEPEPEPE

133机电信息2012年第33期总第351期来控制电机。根据加工线型的不同，本数控系统的插补计算分为圆弧插补、直线插补计算。3结语采用S3C2440和运动控制芯片SEDA－02AVN组成的嵌入式数控系统能减轻研发任务，提高研发速度，在较短的时间内得到性能良好的数控系统。Samsung公司的16／32位RISC处理器S3C2440对调制PWM实现方便，可编程，电机转速、转向的改变迅速，无停顿，还可以进行Linux操作系统的移植。而Linux是UNIX类、多用户、多任务的开放式操作系统，借助Linux操作系统，大大提高了软件开发的灵活性，缩短了数控系统软件的开发周期。［参考文献］［１］韦东山．嵌入式Ｌｉｎｕｘ应用开发完全手册．北京：人民邮电出版社，２００８［２］杜春雷．ＡＲＭ体系结构与编程．北京：清华大学出版社，２００３［３］刘刚，赵剑川．Ｌｉｎｕｘ系统移植．北京：清华大学出版社，２０１１［４］秦云川改编．构建嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统．北京：中国电力出版社，２０１１［５］刘淼．嵌入式系统接口设计与Ｌｉｎｕｘ驱动程序开发．北京：北京航空航天大学出版社，２００６［６］于明，范书瑞，曾祥烨．ＡＲＭ９嵌入式系统设计与开发教程．北京：电子工业出版社，２００６［７］Ｓ３Ｃ２４４０芯片手册［８］ＴＱ２４４０开发板使用手册收稿日期：2012－08－08作者简介：程龙（1987—），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，研究方向：机械电子。图2PWM定时器工作方式定义寄存器计数器TCNTn载入值TCMTBn赋值TCNTn减1否是结束否根据插补判断是否继续？比较两个寄存器值是否相等？重载TCNTBn发出中断输出PWM图3控制流程图外部中断赋值给UART定义寄存器根据插补时序判断是否正转是否输出2.2网络结构的优化鉴于以上对原网络结构的分析，为了提高网络的实时性，充分发挥硬件的优势，本文采用了采样值信息共网传输方式，优化后的总体网络结构为GOOSE+SV并行结构。该结构在硬件方面进行了升级，交换机之间的级联端口采用千兆连接，其他硬件设备不做升级。在进行网络结构优化设计时，应参照国家电网《智能变电站技术导则》。优化改造后的系统网络结构概述如下：（1）层次1。该层次中包含了220kV故障录波、220kV网络分析仪、220kV母线保护以及时钟服务器等。（2）层次2。本层中设有220kV过程层母差交换机（标号#1），该交换机含有4个1000M的单模光口和16个100M的多模光口。（3）层次3。本层中单设一个具有9个1000M单模光口的220kV过程层母差交换机（标号#2），用于接收来自4个支路的数据，各支路的结构分别为：1）支路1。该支路直接连接于一个含有1个1000M单模光口和14个100M多模光口的220kV过程层间隔交换机（标号#3），该交换机与2条220kV线路（线路1、线路2）的测控、保护、MU和智能操作箱相连；2）支路2。该支路的基本结构和支路1类似，不同之处在于连接的线路为线路3和线路4；3）支路3。该支路直接连接于一个含有1个1000M单模光口和14个100M多模光口的220kV过程层间隔交换机（标号#5），该交换机作为1号主变交换机，同#2母差交换机直接相连，同#5间隔交换机相连的设备有1号主变220kV侧智能操作箱、1号主变220kV侧测控、1号主变保护以及电能表；4）支路4。该支路和支路3类似，只是所连接的过程层交换机编号为#6，主变编号为2号。2.3网络流量的优化在上述网络结构优化的基础上，采用虚拟局域网的方式来实现对流量的优化，为了控制SV业务对关键业务的带宽挤占，设置了端口速率限制方法，并配合GVRP动态组播协议来尽量降低网络中的总体数据流量。通过以上技术手段的组合，可大幅度降低网络中数据的冲突几率，提高网络的利用效率。3结语智能变电站的网络结构改造与优化是当前的热点亦是难点，其关键问题不仅仅和电气设备有关，还和计算机、网络技术等学科相关，是一个多学科交叉的研究领域。本文以某智能变电站的网络结构优化为例，参照行业规范，并采用较为成熟的方法对原有的网络结构进行优化，为了避免改造后的网络中数据的冲突，附加使用了一些网络流量优化的手段，进一步提高了网络的利用效率。［参考文献］［１］刘娇，刘斯佳，王刚．智能变电站建设方案的研究［Ｊ］．华电电力，２０１０（７）［２］李斌，薄志谦．智能配电网保护控制的设计与研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００９（Ｓ１）［３］国家电网公司．智能变电站技术导则［Ｊ］．华东电力，２００９（１１）收稿日期：2012－08－03作者简介：丁文树（1980—），男，江苏泰州人，工程师，研究方向：电力系统及其自动化。ShejiyuFenxi◆设计与分析（上接第133页）

２０１２年第４期　计算机光盘软件与应用　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＣＤ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　软件设计开发　基于ＡＲＭ９的语音报警系统设计　郑晓东　，崔连和　，郑影　（１．齐齐哈尔大学应用技术学院，黑龙江１６１００６；２．齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院，黑龙江１６１００６）　摘要：研究设计了一套基于ＡＲＭ９的嵌入式无线家居控制系统，本系统以高性能ＡＲＭ９微处理器为核心，并结合　ＧＰＲＳ通信网络、传感技术构成无线家居语音火警控制系统，对家居进行本地和远程两种方式的火警无线监控。　关键词：语音报警；ＡＲＭ；ＧＰＲＳ；嵌入式系统　中图分类号：ＴＰ３１１．５２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—９５９９（２０１２）０４—０１６９—０２　ＡＲＭ９－－ｂａｓｅｄ　Ｖｏｉｃｅ　Ａｌａｒｍ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｚｈｅｎｇ　Ｘｉａｏｄｏｎｇ’，Ｃｕｉ　Ｌｉａｎｈｅ’，Ｚｈｅｎｇ　Ｙｉｎｇ　ｆ１．Ｑｉｑｉｈａｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　１　６１　００６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｑｉｑｉｈａｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　１　６１　００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ＡＲＭ９－ｂａｓｅｄ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｈｏｍｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａ　ｈｉｇｈ。ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ＡＲＭ９　ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ｃｏｒｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ＧＰＲＳ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｓｅｎｓｏｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｓ　ａ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｈｏｍｅ　ｖｏｉｃｅ　ｆｉｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｌｏｃａｌ　ｈｏｍｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｆｉｒｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｒｅｍｏｔｅ　ｉｎ　ｔｗｏ　ｗａｙｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｏｉｃｅ　ａｌａｒｍ；ＡＲＭ；ＧＰＲＳ；Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍｓ　一、引言　智能家居技术背景的前提下，目前市场上针对普通家庭的智　能防火产品很多，但基于远程报警系统的智能家居产品价格不菲。　本次设计智能家居火灾语音报警系统实用性非常强，设计成本低，　非常适合普通家庭使用。主要利用传感器技术、ＡＲＭ９控制和ＧＰＲＳ　无线通信技术，实现系统远程报警功能。智能语音报警系统主要　包括系统中控模块、火灾探测模块、ＧＰＲＳ无线通信模块、语音报　警四大个主要模块组成，本文将详细说明各个模块功能及设计现。　二、系统硬件组成　本系统以三星公司的￥３Ｃ２４１０Ｘ作为主控制器，与传感器信号　采集模块、ＧＰＲＳ无线通信模块、语音报警四大模块协同工作，主　要负责数据采集（室内的温度及烟雾浓度）、图像的存储、异常　的判断及处理。根据家居安防监控系统的功能需求，结合整个系　统的成本及控制要求，其硬件结构如图１所示：　图１　火灾监控系统硬件结构图　（～）ＡＲＭ９微处理器　￥３Ｃ２４１０Ａ是一款基于ＡＲＭ９２０Ｔ内核的１６／３２位ＲＩＳＣ嵌入式　微处理器，由ＡＲＭ９ＴＤＭＩ、存储管理单元（删Ｕ）和高速缓存三部　分组成。其中，ＭＭＵ可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的１６ＫＢ　地址高速Ｃａｃｈｅ和１６ＫＢ数据高速Ｃａｃｈｅ组成。并为手持设备和一　般类型应用提供了一套完整的通用系统外设，即无需配置额外的　组件，从而减少整体系统成本。如：￥３Ｃ２４１０Ａ集成了如ＬＣＤ控制　器（支持ＳＴＮ和ＴＦＴ带有触摸屏的液晶显示屏）、３个通道的ＵＡＲＴ　（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）等大量　的内部电路和外围接口，每个端口都可以工作在Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ（中　断模式）或ＤＭＡ（直接内存访问）模式。它们支持的最高波特率　为ｉ１５．２Ｋｂｐｓ．　（二）传感器信号采集　一１６９一　在本系统中，信息采集是由温度传感器、烟雾传感器和摄像　头共同完成的。如：当火灾发生时，烟雾传感器负责检测烟雾浓　度是否到达到预定报警浓度，若达到，则触发报警；温度传感器　则负责检测周围环境温度是否超过了预设的温度，如超过，则触　发报警。当同时触发上述两种报警信号时，发出最高报警信号。　本系统采用双重报警机构，降低了系统的误报率，提高了系统的　可靠性。摄像头负责图像信息的采集。通过摄像头采集监控区域　的有效图像信息并存储在ｓＤ卡中，以便于以后分析。　温度传感器：选用美国ＤＡＬＬＡＳ公司生产的ＤＳ１８Ｂ２０智能数字　温度传感器。它将地址线、数据线和控制线合为１根信号线，允　许在这根信号线挂接多个卜Ｗｉｒｅ总线器件。采用１－Ｗｉｒｅ总线技　术可节省Ｉ／０资源且结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护　等。　烟雾传感器：选用民用的离子式传感器ＮＩＳ一０２Ｃ。该传感器　通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，性能远优于气敏电阻类　烟雾探测器。　摄像头：选用北京中星微电子有限公司的一款ＵＳＢ摄像头，　该摄像头集成了ＣＭＯＳ图像传感器，具有图像信号处理、图像压缩　及数据传输等图像处理功能。　（三）ＧＰＲＳ无线通讯模块　１．模块介绍。ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｒａｄｉｏ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）无　线分组业务：当家居环境发生险情时，根据用户的需求，该通讯　模块以文字信息或图片信息的方式告知用户。　ＧＰＲＳ　ＭＯＤＥＭ：选用ＳＩＥＭＥＮＳ　ＴＣ３５无线收发模块。ＴＣ３５支持　数据、语音、ＳＭＳ短消息。ＴＣ３５ｉ是一款双频９ｏＯ／１８００删ｚ高度集　成的ＧＳＭ模块。通过与嵌入式平台上外围扩展的串口相连，即可　实现嵌入式平台与用户手机之间的通讯。从而实现家电设备的控　制信号和自动报警信号的传输，完成系统的通信。　无线ＧＰＲＳ通信流程包括：串口的初始化、ＧＰＲＳ　ＭＯＤＥＭ的配　置、短信发送和接收。当系统检测到家庭安防发出的报警信号时，　通过ＧＰＲＳ　ＭＯＤＥＭ，系统能够及时把报警信息发送给指定的用户。　无线Ｍｏｄｅｍ与ＡＲＭ采用串行异步通信接口，其中ＲＳ一２３２Ｃ的　电平逻辑应转换成ＴＴＬ电平后，才能与￥３Ｃ２４１０Ｘ的串口相接。　用户只需通过串口收发ＡＴ指令来控制Ｍｏｄｅｍ的收发短信工作。　发送短信：采用ＧＰＲＳ模块统一串口发送ＡＴ指令。文本（Ｔｅｘｔ）　模式和协议数据单元（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ

ｌ　匐　

基于ＡＲＭ９的嵌入式通用功能测试系统的设计　

Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｏｆ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＲＭ９　

张颖超，王翔宇，陈莉　

ＺＨＡＮＧ　Ｙｉｎｇ．ｃｈａｏ，ＷＡＮＧ　Ｘｉａｎｇ．ｙｕ，ＣＨＥＮ　Ｌｉ　

（南京信息工程大学信息与控制学院，南京２１　００４４）　摘要；主要介绍了一套通用的功能测试平台，该平台由主控板卡和多块附属卡组成。主控板卡以　ＡＴＭＥＬ＿的ＡＴ９１　ＳＡＭ９２６０为主控芯片，主板与其他板卡通过ｌ１ｃ串行总线连接，与ＰＣ机通过　串口连接，操作界面由Ｌａｂｖｉｅｗ开发，运行在ＰＣ机上。该功能测试平台可以实现电压电流测　试，Ｉ／Ｏ输入输出测试，音视频测试，Ｒｓ２３２／４８５／ｌｌｃ等常用通讯接口测试，以太网等，覆盖　到了安防产品常用的功能测试需求，实现了测试台的模块化开发，大大节省了研发周期和成　本。　关键词：ＡＴ９１ＳＡＭ９２６０；Ｌａｂｖｉｅｗ；嵌入式；功能测试；ＦＣＴ　中圈分类号：ＴＰ３１　１　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００９－０１　３４（２ｏｌ　３）０５（下）－００６７－０３　Ｄｏｉ：１　０．３９６９／Ｊ．１ｓｓｎ．１　００９－０１　３４．２０１　３．０５（下）．１　９　

０引言　

ＦＣＴ　（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｔｅｓｔ）指的是对被测板　

（ＤＵＴ）提供模拟的运行环境，使ＤＵＴ工作于设　

计状态，从而获取输出，进行验证ＤＵＴ的功能状　

态的测试方法。简单地说，就是对ＤＵＴ加载合适　

的激励，测量输出端响应是否合乎要求。　

ＦＣＴ作为ＰＣＢＡ（Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ＢＯａｒｄ　

Ａｓｓｅｍｂｌｙ）的一种测试手段，在生产测试工序中，　

位于ＩＣＴ之后，在ＦＴ之前。ＦＣＴ关注的是ＰＣＢＡ上　

的器件是否工作正常。　

作为安防产品的功能测试，我们需要模拟被　

测产品的输入，监控其输出是否符合设计要求。　

这就需要测试台有至少一个主控板来实现这些功