基于ARM的嵌入式工业控制系统设计
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嵌入式系统以其占用资源少、专用性强、功耗低的特点使其广泛应用在移动通信、工业生产、安全监控等领域。
针对人们对高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境的要求,提出了以Arm-Linux为平台的智能家居控制系统的设计。
1 智能家居控制器的总体设计Arm-Linux嵌入式系统以其在性能、体积及功耗等方面的优势在智能家居领域得到越来越广泛的应用。
系统采用基于ARM的嵌入式linux方案,系统分为五层分别为硬件层,系统引导层,系统层,应用支撑层及应用层。
如图1所示应用层在Qtopia图形系统、SQLite 数据库等的支撑下完成了电话报警、照明控制、安防控制、门禁控制以及网络浏览等应用。
2 系统硬件的设计CPU处理器选用Samsung S3C2440A,其主频为400 MHz,资源丰富功能强大。
内存为64M SDRAM,数据总线32bit,时钟频率高达100MHz。
存储器为128 M掉电非易失NANDFLASH。
LCD显示部分为具有4线电阻式触摸屏接口的35英寸真彩色液晶屏。
网卡芯片为DM9000可自适应10/100 M网络,通过RJ45连接头可连接控制器至路由器或者交换机。
智能家居控制模块通过RS485总线与主控制器进行通信。
其硬件结构图如图2所示。
3 软件平台的构建开发环境选取的是虚拟机Vmware6.5+fedora9Linux系统+arm-linux-gcc 4.3.2编译器。
系统与软件的编译采取交叉编译的方式进行。
表1是构建控制系统所需移植开发的一些主要软件。
Uboot是专门针对嵌入式Linux系统设计的开源bootloader,其任务是初始化处理器及外设硬件资源并引导操作系统。
内核为linux2.6.3 2,这版提供了更多的驱动程序以及API,调用起来更加的方便。
在内核中要添加对帧缓存frambuffer的支持,图形系统需要它的支持。
文件系统使用Yaffs2,以配合2 K每页的大页存储器。
根文件系统选用Busvbox1.13.3,配置编译完之后会生成bin和sbin目录以及linuxrc文件,从而系统就具备了系统以及文件管理的相关命令。
湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文基于STM32的触摸屏控制设计Based on STM32 and Touch Tcreen Control Design学生姓名:学号:年级专业及班级:2008级信息工程(2)班指导老师及职称:学部:理工学部提交日期:2012年5月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文(设计)诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。
除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
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同时,本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
毕业论文(设计)作者签名:(作者手写签名)年月日目录摘要 (1)关键词 (1)1 前言 (2)ARM应用背景 (2)研究内容 (3)研究成果 (4)2 STM32处理器的概述 (4)STM32简介 (4)STM32的参数 (5)内部资源 (5)3 图片的处理和显示实现方法 (7)液晶显示电路设计: (7)图片的处理 (7)总体方案与硬件整体架构 (7)本例中FSMC的使用 (9)ILI9325 (10)显示实现 (10)TFTLCD字显示 (11)TFTLCD图显示 (12)供电部分电路设计 (13)4 软件设计模块 (14)程序编写步骤 (14)系统初始化 (17)STM32的开发软件 (17)FSMC模块介绍以及初始化程序 (17)屏接口时序的实现 (18)5 运行方法和结果 (19)硬件电路连接 (19)程序编写步骤 (19)现象和结果 (19)6 结论 (20)参考文献 (20)致谢 (20)基于STM32的触摸屏控制设计摘要:伴随着科技的发展,现代电子产品中的单片机和触摸屏在手机、导航仪器、电子测试仪器以及咨询终端等设备中都有很广泛的应用。
基于ARM微控制器LPC2138的分布式系统设计分布式控制系统是应用计算机技术对生产过程进行集中监测、管理和分散控制的综合性网络系统。
目前,采用微控制器作为分布控制核心,通过RS485网络构建的分布式控制系统在工业、农业、医疗等领域获得了广泛的应用,例如,分布式温室环境信息监测系统,分布式水下电脑灯控制系统等等。
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LPC2138是飞利浦公司推出的基于ARM7TDMI-S内核的微控制器,它具有非常丰富的外围模块,强大的处理和控制功能,非常易于构建嵌入式系统。
用它构建的分布式控制系统,不仅体积小,性价比高,而且还具有稳定可靠、功能强大、开发周期短等特点。
LPC2138微控制器介绍RTC;多个串行接口。
它内含向量中断控制器,可配置中断优先级和向量地址,片内Boot装载程序可以实现在系统/在应用编程(ISP/IAP),通过片内PLL 可实现60MHz的CPU操作频率,具有空闲和掉电2种低功耗模式,并且可通过外部中断唤醒。
控制系统设计在分布式的控制系统中一般采用通用的单片机作为控制处理的核心,不仅速度慢信息处理能力弱,而且一般需要附加许多外围电路,例如RAM、ROM、ADC、DAC、看门狗等等。
采用ARM微控制器LPC2138为核心的分布式控制系统,通过扩展简单的外围电路(显示模块、中断键盘、RS485模块),开发相应的嵌入式程序即可实现功能强大的系统,不仅具有较高的系统集成度和稳定性,而且开发周期比较短。
本文所设计系统总体框图如图1所示,包含了OLED显示、中断键盘、RS485接口和EXT_CON接口(用来功能扩展的预留接口)。
系统显示模块采用OLED显示模块VGS12864E,它是64×128矩阵式单色图形字符显示模块,由于采用有机发光技术,无需背光源,所以与传统LCD相比在阳光照射下更能呈现清晰的图像和数据。
基于ARM的嵌入式系统研究及音频驱动实现的开题报告一、选题背景和意义随着物联网技术的快速发展,嵌入式系统已经广泛应用于各个领域,成为现代生活中不可或缺的一部分。
嵌入式系统的核心为处理器,而ARM 系列的处理器以其低功耗、低成本、高性能等优势,成为嵌入式系统中应用最为广泛的处理器之一。
本课题旨在研究和探讨基于ARM的嵌入式系统的开发和应用,并重点研究音频驱动的实现,以实现对ARM的深入理解和应用。
二、研究内容及方法本课题拟从以下几个方面开展研究:1、嵌入式系统基础知识的掌握:包括嵌入式处理器的特性、嵌入式开发环境的配置以及嵌入式系统的设计方法。
2、ARM处理器的原理和应用:本课题将深入研究ARM Cortex-M系列处理器的基本架构、指令集和应用,为后续的嵌入式系统开发打下基础。
3、音频驱动的实现:以STM32F407VG为例,本课题将探讨如何利用ARM Cortex-M系列处理器实现音频驱动。
4、实验和应用:通过实验和应用,验证研究成果,向用户提供一个完整的嵌入式音频系统解决方案。
研究方法主要是基于文献综述和实验验证相结合的方式。
首先,通过文献综述了解相关知识和技术,然后通过实验验证技术的可行性和应用的有效性。
三、预期成果和意义本课题的预期成果包括:1、具有完整的嵌入式音频系统解决方案,包括系统设计实现、音频驱动实现等,为使用ARM Cortex-M系列处理器的用户提供参考。
2、对ARM Cortex-M系列处理器有更深入的理解和应用经验,为相关领域的研究和应用提供指导和支持。
3、为嵌入式开发领域的教学和学习提供可靠的案例和支持。
本课题研究成果将有助于提高我国嵌入式系统的应用和开发水平,促进嵌入式技术的发展和进步。
第1章什么是嵌入式系统嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软/硬件可剪裁、适用于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的应用领域有哪些列举一些生活中的嵌入式系统实例。
嵌入式系统的应用领域有交通管理、工控设备、智能仪器、汽车电子、环境监测、电子商务、医疗仪器、移动计算、网络设备、通信设备、军事电子、机器人、智能玩具、信息家电等;①网络设备: 交换机、路由器、Modem 等。
②消费电子: 手机、MP3、PDA、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电等。
③办公设备: 打印机、传真机、扫描仪等。
*④汽车电子: ABS (防死锁制动系统)、供油喷射控制系统、车载 GPS 等。
⑤工业控制: 各种自动控制设备嵌入式系统的组成有哪些嵌入式系统一般由硬件层,中间层,软件层三层组成。
嵌入式系统的特点有哪些嵌入式系统有以下4个特点:系统内核小、专用性强、系统精简、实时性高。
简述嵌入式系统的发展。
嵌入式系统具有以下6个发展趋势:系统工程化、开源化、功能多样化、节能化、人性化、网络化。
?常用的嵌入式处理器分为哪几类常见的嵌入式处理器有一下四类:嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式 DSP 处理器、嵌入式片上系统。
嵌入式操作系统的特点有哪些嵌入式操作系统有以下6个特点:系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务的操作系统、需要专用开发工具和环境。
什么是实时操作系统 IEEE 实时 UNIX 分委会认为实时操作系统应具备哪些特点实时操作系统是指在限定的时间内能对过程调用产生正确的响应的操作系统。
IEEE 的实时UNIX分委会认为实时操作系统应具备以下特点:异步的事件响应、切换时间和中断延迟时间确定、优先级中断和调度、抢占式调度、内存锁定、连续文件、同步。
常用的嵌入式操作系统有哪些它们各有什么特点嵌入式系统工程设计的要点有哪些应用需求;硬件要求;实时性的实现;系统功耗;系统升级方式;调试方式;开发环境的选择等。
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 S3c2440 Abstract 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 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 I
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WINDOWS CE操作系统 ........................................ 9 3.3 WINDOWS CE系统的任务调试 ....................................... 9 3.4 WINDOWS CE系统的内存管理 ...................................... 10 3.5 WINDOWS 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
作者:刘晓明 第 1 页 共 24 页 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ARM核的芯片具有低功耗、高性能的特点,广泛应用于嵌入式产品当中。
本课题研究的主要是基于ARM的嵌入式工业控制系统,在国内外已有类似的产品面世,但是大多数还是在研究与学习的阶段上,能够完整的应用到实际中的实例确实很少,该选题主要是为了研究出一套新的工业控制方案。
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,希望能够在很远的地方也能够监控到工业操作对象,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。
研究内容:以“无线监控系统的设计” 作为本次课题的研究内容,深入了解ARM嵌入式控制系统在工业控制系统中的作用。借助Windows CE对其进行一定的操作,从而使其Windows CE得到极大的优化。硬件部分有硬件电路的设计和分析以及其适用性分析,硬件系统和综合调试等等。
1.2相关知识背景
ARM:全称是Advanced RISC Machine,它是英国一个研发RISC处理器的公
司名称,后来它生产的RISC处理器被命名为ARM处理器。ARM处理器是当今世界上最为先进的16/32位的RISC微处理器之一。特点:高性能、低能耗、低成本、小体积,在已经广泛的被应用到嵌入式系统中去。解决方案、通信、手持设备等很多的方面,都有它的身影。
嵌入式系统:用来控制和监测机器、装置、工厂等大规模系统的设备。(国际电气和电子工程师协会定义)一般来说,可以把嵌入式系统看成是对象系统的