隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和加密技術(shù)成為當(dāng)今熱門的技術(shù)。本文將兩方面的技術(shù)結(jié)合起來，在對(duì)ARM嵌入式系統(tǒng)和高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)算法Rijndael作全面分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其應(yīng)用做了研究。 文中首先分析了嵌入式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密算法的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)和 Rijndael 算法原理的相關(guān)知識(shí)。然后，結(jié)合課題研究，詳細(xì)介紹了開發(fā)板 SHX-ARM7 的硬件配置和嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境的建立，包括 ADS1.2和超級(jí)終端的設(shè)置。 文中深入研究了嵌入式操作系統(tǒng)的移植和 Rijndael 算法在開發(fā)板上的編程實(shí)現(xiàn)，給出了仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。選擇移植的μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性和可移植性，為進(jìn)一步的嵌入式應(yīng)用打下基礎(chǔ)。Rijndael 算法的實(shí)現(xiàn)分為三大模塊：密鑰擴(kuò)展、加密和解密模塊，其結(jié)果可作為API函數(shù)，在嵌入式加密應(yīng)用軟件編程中直接調(diào)用。 本文對(duì)基于 ARM 的 Rijndael 算法的應(yīng)用進(jìn)行了探討，給出了基于ARM微處理器與Rijndael算法的IC卡數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并提出了三種密鑰安全管理方案，經(jīng)比較重點(diǎn)描述了“一卡一密、一次一密”的密碼管理思想。該方法能夠保證每張 IC 卡每次用來存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)時(shí)的初始密鑰都是隨機(jī)的，在一定程度上增加了破譯難度，提高了安全性。 在結(jié)論中闡述了尚需進(jìn)一步解決的問題以及下一步的工作內(nèi)容。
標(biāo)簽： ARM 數(shù)據(jù)加密 應(yīng)用研究 算法
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。廣泛應(yīng)用于軍事，信息家電，無線通信設(shè)備，消費(fèi)類電子產(chǎn)品，移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)等諸多領(lǐng)域，是當(dāng)今熱門的計(jì)算機(jī)開發(fā)技術(shù)。 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們生活水平提高，數(shù)字高清電視逐漸普及，在各大賣場(chǎng)，對(duì)銷售過程中展示設(shè)備也隨之提出了更高的要求。但據(jù)調(diào)查，在中國現(xiàn)有的高清播放系統(tǒng)普遍存在價(jià)格昂貴，損耗高，壽命短及外部接口少等缺陷，導(dǎo)致無法普及。 針對(duì)這一現(xiàn)狀，本課題設(shè)計(jì)了一種以嵌入式處理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片為硬件平臺(tái)，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uclinux為系統(tǒng)軟件平臺(tái)的高清播放系統(tǒng)。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一種處理器架構(gòu)，又是公司的名稱，該公司主要設(shè)計(jì)處理器架構(gòu)，并將其技術(shù)授權(quán)給其他芯片廠商。該處理器架構(gòu)具有外型小，性能高等特點(diǎn)，多用于便攜式通訊工具，多媒體數(shù)字式消費(fèi)類儀器和嵌入式系統(tǒng)解決方案等領(lǐng)域。本課題在充分考慮系統(tǒng)實(shí)用性和開發(fā)成本的基礎(chǔ)上，采用EM8623芯片為CPU，片外擴(kuò)展FLASH和SDRAM存儲(chǔ)器。 uclinux系統(tǒng)從Linux2.0/2.4內(nèi)核派生而來，雖然是為了支持沒有MMU(虛擬內(nèi)存管理單元)的處理器而設(shè)計(jì)，但保留了操作系統(tǒng)的所有特性，為硬件平臺(tái)更好地運(yùn)行提供了保證，也降低了軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和靈活性，縮短了開發(fā)周期。 該高清播放系統(tǒng)具有工作時(shí)間長(zhǎng)，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，采用面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程綜合編程方法，ASM，C，C++多種語言混合編程方式實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)具有很高的健壯性和可擴(kuò)展性。 基于ARM的高清播放系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期的效果和實(shí)際要求。而且由于該高清播放系統(tǒng)外接接口豐富(包括常見的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，連接使用方便，所以具有很好的市場(chǎng)價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于電視銷售柜臺(tái)，化妝品展示柜臺(tái)，聯(lián)網(wǎng)廣告機(jī)等領(lǐng)域。
標(biāo)簽： ARM 播放 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著我國加入WTO，我國逐漸成為世界縫制設(shè)備生產(chǎn)和銷售中心。在縫制設(shè)備行業(yè)占據(jù)極其重要地位的繡花機(jī)行業(yè)也因此而得到迅速發(fā)展，我國繡花機(jī)產(chǎn)量已占據(jù)全球繡花機(jī)產(chǎn)量的70％。但是，我國的繡花機(jī)行業(yè)在發(fā)展的過程中仍存在和面臨著很多問題。一方面是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量，我國的繡花機(jī)主要以中低檔為主，在噪聲、刺繡質(zhì)量、效率、產(chǎn)品壽命以及維護(hù)性等方面與國外先進(jìn)機(jī)型存在較大差距；另一方面是技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力，作為繡花機(jī)全部技術(shù)核心的控制器，國內(nèi)能開發(fā)的公司屈指可數(shù)，缺乏有效的競(jìng)爭(zhēng)，且技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力無法與國際企業(yè)相抗衡。 針對(duì)上述情況，本文分析了繡花機(jī)的工作原理和當(dāng)前主流繡花機(jī)的控制方式及特點(diǎn)，在研究室已完成的中低速平繡型工業(yè)繡花機(jī)課題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于硬實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)WinCE5.0，以32位RISC架構(gòu)ARM9處理器S3C2440A為主控芯片，以MAXII系列CPLDEPM1270為接口芯片的高速繡花機(jī)控制器。整個(gè)繡花機(jī)以高速，高質(zhì)量為目標(biāo)，以伺服電機(jī)作為主軸驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)作為X/Y軸驅(qū)動(dòng)，帶USB接口和Ethernet接口，預(yù)留特種繡接口，帶高分辨率彩色觸摸屏，功能豐富，操作方便。 本文分7章，第一章闡述了課題背景，繡花機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)；第二章從原理出發(fā)完成了需求分析，硬件和操作系統(tǒng)選型和項(xiàng)目規(guī)劃；第三章完成了總體硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)并重點(diǎn)介紹了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，CPLD單元，主控制板的設(shè)計(jì)和各種資源的分配；第四章在分析WinCE及其項(xiàng)目開發(fā)流程和環(huán)境構(gòu)建的基礎(chǔ)上，完成了軟件的總體框架設(shè)計(jì)并介紹了相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第五章主要是驅(qū)動(dòng)程序和運(yùn)動(dòng)控制模塊并以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)為例介紹了流驅(qū)動(dòng)的開發(fā)過程和相關(guān)的技術(shù)要點(diǎn)。第六章設(shè)計(jì)了一種自主的內(nèi)部花樣格式并完成了相應(yīng)的測(cè)試。最后一章是對(duì)本課題的總結(jié)和展望。 本文不僅從項(xiàng)目研究與開發(fā)和軟件工程的高度詳細(xì)探討了基丁ARM和WinCE5.0的繡花機(jī)控制器的整個(gè)開發(fā)過程，也具體的從硬件設(shè)計(jì)，資源配置，軟件編寫，驅(qū)動(dòng)開發(fā)，運(yùn)動(dòng)控制和花樣處理等多個(gè)方面進(jìn)行了深入的分析和研究。本課題的工作對(duì)于高速高檔繡花機(jī)的開發(fā)具有很好的參考價(jià)值和實(shí)踐意義，對(duì)于提升國內(nèi)繡花機(jī)行業(yè)在高端市場(chǎng)與國外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，提升民族品牌價(jià)值，改變國內(nèi)繡花機(jī)控制器被少數(shù)公司所壟斷，增加良性有效競(jìng)爭(zhēng)有積極影響。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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在日益發(fā)展的電子技術(shù)和各行業(yè)對(duì)系統(tǒng)安全需求不斷提高的刺激下，原有基于X86系統(tǒng)架構(gòu)機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)逐漸暴露出越來越多的缺陷，研制新型的機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)成為一種必然的趨勢(shì)，而不斷發(fā)展的MCU技術(shù)、嵌入式Linux、制造工藝等也給新型機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的研制提供了技術(shù)保障。 本課題針對(duì)目前鐵路運(yùn)營(yíng)對(duì)安全、快速、準(zhǔn)點(diǎn)等特性要求的不斷提高，研究基于ARM的機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出具有高可靠性、高效能、可維護(hù)性強(qiáng)的機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)。 本文首先分析了嵌入式技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)ARM技術(shù)的特點(diǎn)及其在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究；進(jìn)而，分析了國內(nèi)現(xiàn)有基于PC/104總線模式擴(kuò)展的機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)以及國外先進(jìn)機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)特點(diǎn)。對(duì)如何有效提高系統(tǒng)的可靠性、可操作性進(jìn)行了深入的研究，提出了利用ARM處理器與嵌入式操作系統(tǒng)Linux實(shí)現(xiàn)高可靠性機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的思路，并在此思路指導(dǎo)下完成了基本研究和具體設(shè)計(jì)。 在完成樣機(jī)試制后，結(jié)合鐵路產(chǎn)品的高可靠性要求，本文最后對(duì)影響系統(tǒng)可靠性的若干性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試：高低溫測(cè)試、靜電放電測(cè)試、EMC測(cè)試、絕緣耐壓測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試等，并對(duì)設(shè)計(jì)過程中一些欠考慮的因素提出了解決方案。實(shí)際測(cè)試表明，基于ARM技術(shù)的機(jī)車監(jiān)控顯示系統(tǒng)滿足我國鐵路未來若干年監(jiān)控安全的需要。
標(biāo)簽： ARM 機(jī)車監(jiān)控 顯示系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理的要求越來越高：不僅要求高速、高精度和高實(shí)時(shí)，還要求數(shù)據(jù)采集，處理設(shè)備便攜化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，并具有友好的人機(jī)界面。傳統(tǒng)的8/16位單片機(jī)因資源極度受限，難以滿足上述要求；而傳統(tǒng)的信號(hào)處理過程都是依賴于PC完成，則存在著安裝麻煩、價(jià)格昂貴且電磁兼容性差等缺點(diǎn)。 嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容涉及到計(jì)算機(jī)學(xué)科的各個(gè)方面。將嵌入式系統(tǒng)引入雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，能極大的提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和靈活性。本文的研究正是基于ARM的雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)。 本文在對(duì)線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)測(cè)速測(cè)距研究的基礎(chǔ)上，討論了一種軟硬件配置靈活、結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)的雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其硬件平臺(tái)以ARM處理器，可編程邏輯器件FPGA，和DSP為核心，擴(kuò)展了UART、LCD、網(wǎng)口、IDE、觸摸屏、PS/2和USB等外圍接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、脈沖壓縮、恒虛警檢測(cè)、航跡相關(guān)，航跡顯示等處理，相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。在軟件設(shè)計(jì)方面，完成Bootloader，Linux2.4操作系統(tǒng)在系統(tǒng)上的移植，在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)口、IDE、LCD等模塊的驅(qū)動(dòng)程序編寫，并在MiniGUI上進(jìn)行基于顯示終端需求的圖形用戶界面開發(fā)。
標(biāo)簽： ARM 雷達(dá)信號(hào) 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代噴氣織機(jī)以其高速、高性能等優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了無梭織機(jī)的大部分市場(chǎng)，并成為最有發(fā)展前景的一種織機(jī)。送經(jīng)、卷取機(jī)構(gòu)是織機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其對(duì)經(jīng)紗張力的控制精度已成為評(píng)定織機(jī)質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。因此，提高和改善噴氣織機(jī)的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)的性能非常必要，而且，開發(fā)具有高速、高精度的獨(dú)立電子送經(jīng)和卷取控制模塊具有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題研究開發(fā)了一款獨(dú)立的電子送經(jīng)和卷取控制模塊，通過人機(jī)界面或CAN通訊對(duì)該控制系統(tǒng)所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使其可以根據(jù)參數(shù)設(shè)置應(yīng)用于不同型號(hào)的噴氣織機(jī)。通過對(duì)系統(tǒng)的控制分析，本課題主要從硬件電路設(shè)計(jì)、軟件控制及張力控制算法三個(gè)方面進(jìn)行研究。 首先，通過對(duì)噴氣織機(jī)的性能要求及控制器結(jié)構(gòu)與性能的綜合考慮，系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內(nèi)核的低功耗微處理器LPC2294作為系統(tǒng)控制器，該控制器不僅速度快、性能穩(wěn)定，而且其豐富的外圍模塊大大簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統(tǒng)模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機(jī)控制模塊、通訊模塊、人機(jī)界面模塊、輸入輸出信號(hào)模塊等。根據(jù)系統(tǒng)需要，對(duì)各個(gè)模塊的控制器件進(jìn)行選取，并設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的接口電路。最后，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在硬件電路設(shè)計(jì)中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設(shè)計(jì)方面，系統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II，便于系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)。在系統(tǒng)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行剪裁和移植，并對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行修改。結(jié)合硬件電路及系統(tǒng)控制要求，對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)代碼進(jìn)行修改；并根據(jù)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)功能模塊控制的時(shí)效性要求，對(duì)系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行合理規(guī)劃。為了說明系統(tǒng)采用該RTOS的可行性，對(duì)實(shí)時(shí)性要求最高的張力采集任務(wù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)性分析。對(duì)CAN通訊協(xié)議進(jìn)行制定和編程實(shí)現(xiàn)，并對(duì)I2C、CAN和LCD驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行開發(fā)，另外，對(duì)每個(gè)任務(wù)的功能及控制流程和任務(wù)間及任務(wù)與中斷間的信息通訊進(jìn)行了說明。系統(tǒng)在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術(shù)，對(duì)硬件抗干擾進(jìn)行補(bǔ)充。 最后，針對(duì)經(jīng)紗張力的非線性和滯后性等復(fù)雜特性，對(duì)張力調(diào)節(jié)采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法，設(shè)計(jì)出張力模糊參數(shù)自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對(duì)PID控制器下的張力算法及模糊參數(shù)自整定PID控制器下的張力算法進(jìn)行仿真研究。而且對(duì)張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了說明。關(guān)鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機(jī)；送經(jīng)卷取；模糊PID
標(biāo)簽： ARM 噴氣織機(jī) 電子送經(jīng) 控制
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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傳統(tǒng)的家電采用各自獨(dú)立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協(xié)同工作，容易造成浪費(fèi)。同時(shí)它們無法自動(dòng)獲取外界的信息，人們無法對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，難以滿足現(xiàn)代生活的需求。所以開發(fā)智能化的家電及其控制系統(tǒng)己成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。 傳統(tǒng)的電話只能進(jìn)行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點(diǎn)。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現(xiàn)，以及Linux、Windows CE等操作系統(tǒng)的完善，使嵌入式技術(shù)迅速發(fā)展，這為智能IP電話的研發(fā)提供了軟硬件基礎(chǔ)。 現(xiàn)階段家庭網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)的方式主要為有線接入，因?yàn)檫@種方式網(wǎng)絡(luò)性能比無線隱定，延時(shí)性相對(duì)要小，用它來遠(yuǎn)程控制智能家電比無線網(wǎng)要安全可靠。要實(shí)現(xiàn)智能家電的網(wǎng)絡(luò)化，如果采用PC機(jī)進(jìn)行直接進(jìn)行控制，或者讓每臺(tái)家電接入網(wǎng)絡(luò)，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統(tǒng)的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統(tǒng)。各個(gè)智能家電與IP電話采用串口進(jìn)行通信，IP電話采用網(wǎng)口與因特網(wǎng)通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍(lán)牙通訊技術(shù)更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯(lián)為切入點(diǎn)，結(jié)合ARM、嵌入式Linux和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統(tǒng)。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優(yōu)化人們的生活方式，節(jié)約能源費(fèi)用資金。 筆者完成了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了調(diào)試，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性。并力爭(zhēng)將其拓展成為完善的智能家電控制系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)工作涉及到相當(dāng)多的系統(tǒng)內(nèi)核細(xì)節(jié)，對(duì)開發(fā)人員的要求很高。由于缺乏必要的可重用性，一個(gè)新設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)速度也很緩慢。為了簡(jiǎn)化其開發(fā)流程和提高已有代碼的可重用性，該文將C+
標(biāo)簽： Linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 程序
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：vendy
數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，而先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著嵌入式系統(tǒng)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路的迅速發(fā)展，高性能的32位CUP開始普及。它執(zhí)行速度快、功能強(qiáng)大，在中、低檔數(shù)控系統(tǒng)中已經(jīng)完全可以替代PC機(jī)及8位單片機(jī)，獲得更大的價(jià)格和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本文旨在打破傳統(tǒng)基于PC機(jī)及8位單片機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，研究并設(shè)計(jì)一種基于ARM的32位嵌入式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。 本文設(shè)計(jì)了基于ARM內(nèi)核的嵌入式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，并給出了硬件設(shè)計(jì)方案、軟件程序設(shè)計(jì)思想及相應(yīng)設(shè)計(jì)。硬件部分選用是日本NOVA電子有限公司研制的DSP運(yùn)動(dòng)控制專用芯片MCX314AL，作為數(shù)控裝置電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，其性能優(yōu)良、接口簡(jiǎn)單、編程方便、工作可靠，給運(yùn)動(dòng)控制帶來極大方便。采用ARM微處理器STR710負(fù)責(zé)控制MCX314AL、外圍邏輯電路的管理及后臺(tái)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用源代碼公開的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊的任務(wù)進(jìn)行劃分，并根據(jù)其實(shí)時(shí)性要求賦予不同優(yōu)先級(jí)，采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，設(shè)計(jì)了任務(wù)間的通信方式及中斷事件的響應(yīng)，使該數(shù)控系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，可以滿足高精度加工的要求，同時(shí)也具有良好的人機(jī)界面和網(wǎng)絡(luò)支持。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 機(jī)床 數(shù)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-25
上傳用戶：mylinden
隨著國內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來越顯著。嵌入式開發(fā)領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領(lǐng)域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構(gòu)架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領(lǐng)域里占領(lǐng)先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)大都成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用；其次，因大部分實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不公開源碼，使開發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強(qiáng)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎(chǔ)較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對(duì)這種情況，結(jié)合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特殊需求，特別是對(duì)μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎(chǔ)上，面向強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用，設(shè)計(jì)、構(gòu)造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個(gè)基礎(chǔ)牢固、值得信賴的基本平臺(tái)。 本文研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面： 針對(duì)嵌入式環(huán)境中高效、簡(jiǎn)潔、易擴(kuò)展、易剪裁的要求，對(duì)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。內(nèi)核整體上采用分層結(jié)構(gòu)，在各層中采用功能相對(duì)獨(dú)立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對(duì)系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應(yīng)場(chǎng)合使用；引入中斷分段處理機(jī)制解決中斷和任務(wù)的ITC機(jī)制共享，需要硬保護(hù)機(jī)制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護(hù)機(jī)制被隱性地泛濫使用問題。 針對(duì)應(yīng)用提出的系統(tǒng)行為的可預(yù)測(cè)性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級(jí)位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務(wù)集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲(chǔ)開銷；在共享資源訪問控制方面，以優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)和死鎖問題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性能，本文還對(duì)內(nèi)核的時(shí)鐘管理、內(nèi)存管理等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，通過實(shí)時(shí)性能測(cè)試，結(jié)果表明該實(shí)時(shí)內(nèi)核有很好的強(qiáng)實(shí)時(shí)特性。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 內(nèi)核設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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