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无风扇工控机 嵌入式控制系统简介

blog 2021-04-28 17 0

  主要内容: ?1.1 单片机和嵌入式控制系统 的定义和分类 ?1.2 ARM处理器简介 1.1 单片机和嵌入式控制系统的定义 和分类 ? 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、 软硬件可裁剪、对功能、可靠性、成本、体积和功 耗有严格要求的专用计算机系统。 ? 嵌入式系统就是一个具有特定功

  主要内容: ?1.1 单片机和嵌入式控制系统 的定义和分类 ?1.2 ARM处理器简介 1.1 单片机和嵌入式控制系统的定义 和分类 ? 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、 软硬件可裁剪、对功能、可靠性、成本、体积和功 耗有严格要求的专用计算机系统。 ? 嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机 软硬件结合体。 ? 实际上,嵌入式控制系统是和单片机的产生和发展 分不开的。 1.1.1 单片机和嵌入式控制系统的定 义 ? 单片机就是在一片半导体硅片上集成了中央处理单 元(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种I/O接口的 微型计算机。这样一块集成电路芯片具有一台微型 计算机的功能,因此被称为单片微型计算机,简称 单片机。 ? 单片机主要应用在测试和控制领域,由于单片机在 使用时,通常处于测试和控制领域的核心地位并嵌 入其中,因此我们也常把单片机称为嵌入式微控制 器(Embedded Microcontroller Unit ),把嵌入 某种微处理器或单片机的测试和控制系统称为嵌入 式控制系统(Embedded Control System)。 1.1.2 嵌入式控制系统的设计方法 ? 做为嵌入式控制器的单片机,不管是8位单片机还 是16位单片机或32位单片机,由于受其本身资源限 制,其应用程序都不能在其本身上开发。开发其应 用程序,还需要一台通用计算机,如常用的IBMPC机或兼容机,Mindows95/98/2000或XP操作系 统,256M以上内存,1G以上硬盘内存空间(运行 交叉编译环境ADS1.2最低配置)。我们也称这台 通用计算机为“宿主机”,称做为嵌入式控制器的 单片机为“目标机”。应用程序在“宿主机”上开 发,在“目标机”上运行。“目标机”和“宿主机” 之间利用计算机并口通过一台叫“仿真器”的设备 相连,程序可以从“宿主机”传到“目标机”,这 也叫程序下载,也可以从“目标机” 传到“宿主机”,叫程序上传。应用程序通 过“仿真器”的下载和上传,在“宿主机” 上反复修改,这个过程叫“调试”。调试好 的应用程序,在“宿主机”上编译成“目标 机”可以直接执行的机器码文件,通过一台 叫“固化器”的设备下载并固化到“目标机” 的程序存储器中,整个下载过程,嵌入式工控机,叫烧片, 也叫程序固化。 ? 程序固化是单片机开发的最后一步,以后 “宿主机”和“目标机”就可以分离,“宿 主机”任务完成。“目标机”就可以独立执 行嵌入式控制器的任务。 1.1.3 嵌入式控制系统各种设计方法 的特点 1. 目标机上安装某种嵌入式操作系统 ? 人们在目标机上嵌入某种功能较强且占用内 存较少的操作系统,用户程序在该操作系统 支持下运行。无风扇工控机。我们也把这种操作系统叫嵌入 式操作系统,嵌入式操作系统有多种,如比 较著名的Windows CE,Linux,μC/OS-Ⅱ 等等。特别是Linux操作系统,由于代码简 练、功能强大、内核公开等优点,获得广泛 应用。 2. 目标机上不安装操作系统 ? 在这种情况下,我们把ARM9 只当成是32位单 片机。使用Code Warror IDE对其进行开发,整个 开发过程和开发MCS-51单片机一样,非常简单。 ? ADS(ARM Developer Suite)是ARM公司推 出的新一代ARM开发工具,目前最新版本是 ADS1.2。ADS使用Code Warror IDE 集成开发环 境替代了老的开发工具,使用AXD做为调试工具, 现代集成开发环境的一些特点,如源文件编辑器语 法高亮和窗口驻留功能都有体现。 ? ADS使用并口通过JTAG仿真器与“目标机”相 连,实现在线.两种设计方法的特点 ? 带操作系统的嵌入式控制系统,在编制较复杂 和高端应用程序时,例如上面提到的与Internet的 结合、多线程、复杂的数据处理、高分辨率图形图 像显示等,用户程序就会比较简单,但整个工程研 制的时间开销不会少,因为我们要把很多时间放在 对Linux操作系统的安装和熟悉上,虽说Linux操作 系统是免费的,其内核可以根据用户需要进行剪裁, 但要达到随意剪裁的水平,需要我们花费很多时间 去熟悉和研究。此外,我们还要学会驱动程序和 Makefile文件的编写,特别是驱动程序,每一个设 备都要有一个,它要和内核结合到一起,形成操作 系统的一部分。就是说,我们在开发嵌入式控制系 统时,还要完成一部分操作系统内核工作,难度较 大,会花费很多时间。 ? 系统在调试程序时,要占用“宿主机”较多 资源,如使用并口连接JTAG仿真器、使用 串口与“宿主机”通信、使用网口来传输文 件。 ? 如果我们在目标机上不安装嵌入式操作系统, 把ARM9 只当成是32位单片机来开发,那么, 整个开发过程和开发MCS-51单片机一样, 特别简单。这样我们就可以把主要时间放在 对ARM9单片机软件和硬件的熟悉上,充分 发挥32位单片机本身资源优势;把主要精力 放在控制系统的稳定性和可靠性上,在较短 时间开发出高品质嵌入式产品。 ? 嵌入式控制系统大多具有小、巧、轻、灵、薄 的特点,需要与Internet的结合、多线程的系统等 “高端应用”只占非常少的一部分,因此不采用嵌 入式操作系统,也可以满足系统需要。 ? 如果系统需要网络连接(连Internet网,系统易 受病毒攻击,导致系统稳定性下降。同时运行数据 易泄密,因此工程上基本只使用局域网),可以采 用串行通信代替,点对点且距离不长,可采用232 标准,多点通信或距离较长,可采用485标准。 ? 如遇多线程序问题,可以采用多微处理器分级 分布控制。 1.2 ARM处理器简介 ? ARM有三个含意,一是从事嵌入式微处理器 开发的高科技公司的名字,二是代表一种低 功耗、高性能的32位RISC (精简指令系统)处 理器的技术,三是代表一种微处理器产品。 ? 本节介绍ARM微处理器系列几种产品,从中 可以看到ARM技术的发展和技术现状。 1.

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