在特定的工業(yè)測控應(yīng)用中對處理器的功耗有嚴格的要求,類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構(gòu)架,功耗很大,不能滿足要求。當前應(yīng)用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優(yōu)點,非常適合于此類應(yīng)用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持,所以本設(shè)計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉(zhuǎn)換。文章完成了以下工作: 1.介紹了工業(yè)控制計算機的發(fā)展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機,描述了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和軟硬件組成,分析了X86與ARM處理器構(gòu)架的特點與優(yōu)缺點; 2.從PC/104總線規(guī)范出發(fā),對基于ARM處理器的PC/104工業(yè)控制嵌入式工控機進行了總體設(shè)計,軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統(tǒng)進行了詳細地描寫,硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410,軟件系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng); 3.對系統(tǒng)硬件各個部分實現(xiàn)細節(jié)進行了描寫,包括最小系統(tǒng)、CAN網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)和PC/104總線控制器;其中著重對PC/104總線控制器的實現(xiàn)方案進行了討論,分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序,最后使用VHDL語言實現(xiàn)了了總線控制器邏輯; 4.移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng),Linux操作系統(tǒng)移植分為配置、編譯和下載運行調(diào)試三個步驟;基于Linux操作系統(tǒng)編寫了PC/104總線驅(qū)動,驅(qū)動完成映射PC/104地址到系統(tǒng)虛擬地址和中斷綁定;編寫了基于PC/104的CAN總線驅(qū)動,分析了驅(qū)動初始化、中斷處理流程、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理和文件操作接口,描寫了驅(qū)動的編譯和下載過程;最后給出了應(yīng)用程序接口; 5.根據(jù)機車工業(yè)控制領(lǐng)域的具體要求,開發(fā)了實際系統(tǒng),給出了系統(tǒng)主要參數(shù)指標;對系統(tǒng)的運算性能進行了測試,測試表明定點運算能力與X86相當,符合設(shè)計要求:系統(tǒng)通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試,并進行了為期3個月的裝車試運行,試運行過程中系統(tǒng)工作正常,完全能夠滿足設(shè)計要求。
標簽:
ARM
104
PC
總線
上傳時間:
2013-07-10
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