ot;display: block;"> 嵌入式系統(tǒng)已成為IT行業(yè)研發(fā)熱點(diǎn),但基于嵌入式系統(tǒng)的二次開發(fā)應(yīng)用卻存在很多難點(diǎn),難以真正地將嵌入式系統(tǒng)投入到實(shí)際應(yīng)用中。武漢中科院巖土力學(xué)所
智能儀器室對(duì)基于ARM9的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā),采用ARM9微處理器取代原有的51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)SY5聲波檢測(cè)儀[2]的控制。其中高速微處理器與現(xiàn)有低速設(shè)備接口及在配套的操作系統(tǒng)中就SY5聲波檢測(cè)儀原有功能設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)是本文研究的重點(diǎn)。同時(shí)提出了可行的硬件調(diào)試方法,為今后基于ARM9微處理器的硬件開發(fā)提供了思路。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
1.1 高性能的ARM9嵌入式微處理器
本設(shè)計(jì)選擇Cirrus Logic公司2004年7月推出的EP93XX系列中的高端產(chǎn)品EP9315。該微處理器是高度集成的片上系統(tǒng)處理器,擁有先進(jìn)的200MHz ARM920T處理器并支持Linux、WindowsCE和其他許多嵌入式操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)器管理單元(MMU)。它具有ARM920T內(nèi)核所有的優(yōu)異性能。與其他ARM9微處理器相比,EP9315具有以下特性:MaverickCrunchTM數(shù)學(xué)運(yùn)算引擎,支持浮點(diǎn)、整數(shù)和信號(hào)處理指令；豐富的集成外設(shè)接口,包括PCMCIA、接口圖形加速器、可接兩組設(shè)備的EIDE、1/10/100Mbps以太網(wǎng)MAC、3個(gè)2.0全速HOST USB、專用SDRAM通道的LCD接口、觸摸屏接口、SPI串行外設(shè)接口、AC97接口、6通道I2S接口、8×8鍵盤掃描接口；支持4組32位SDRAM的無(wú)縫連接等。
配合Windows 嵌入式操作系統(tǒng),系統(tǒng)開發(fā)效率高、運(yùn)行穩(wěn)定,為工業(yè)控制提供了可靠的系統(tǒng)平臺(tái)。基于定制的WinCE操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制中應(yīng)用模塊的專用驅(qū)動(dòng),提高了嵌入式系統(tǒng)的通用性。
1.2 系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)
EP9315嵌入式系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)分為嵌入式系統(tǒng)、應(yīng)用模塊(聲波檢測(cè)儀)和轉(zhuǎn)換模塊三部分。Cirrus logic公司為用戶提供了基于該處理器的全功能開發(fā)板。該開發(fā)板擴(kuò)展了EP9315的所有功能,并可根據(jù)實(shí)際需求將全功能開發(fā)板的硬件進(jìn)行裁減,從而降低成本。該開發(fā)板預(yù)留了標(biāo)準(zhǔn)PC104接口,可方便用戶開發(fā)應(yīng)用。應(yīng)用模塊也預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)PC104接口,其中的I/O控制信號(hào)、數(shù)據(jù)線、地址線與EP9315嵌入式系統(tǒng)的PC104接口一一對(duì)應(yīng)。而系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換模塊可保證嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用模塊連接的穩(wěn)定性。
EP935嵌入式系統(tǒng)主要由電源、32MB/64MB內(nèi)存、LCD接口、警示LED、主USB、面板按鍵、CF卡接口、以太網(wǎng)接口和標(biāo)準(zhǔn)PC104接口組成。其中電源提供5V、、三種電壓輸出,分別給應(yīng)用模塊、外設(shè)、CPU內(nèi)核供電。內(nèi)存為操作系統(tǒng)提供運(yùn)行空間。其中嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用模塊的I/O控制信號(hào)、數(shù)據(jù)線和地址線都引到標(biāo)準(zhǔn)PC104插座上,經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊處理后相接。采用PC104總線標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的各種應(yīng)用目標(biāo)。液晶顯示屏用于人機(jī)交互,警示LED直觀地顯示電源狀況。主USB支持U盤和USB鼠標(biāo)鍵盤,CF卡作為大容量存儲(chǔ)器存放應(yīng)用模塊的數(shù)據(jù),用戶通過(guò)面板按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。
1.3 嵌入式系統(tǒng)板與應(yīng)用模塊的連接方案
系統(tǒng)外接的應(yīng)用模塊(SY5聲波檢測(cè)儀)采用51系列單片機(jī)控制數(shù)字模擬電路實(shí)現(xiàn)特殊功能。整個(gè)數(shù)字電路部分均為5V供電,模擬部分由5V及正負(fù)12V供電,采樣數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串口傳給上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。而EP9315、I/O口及外圍電路均為供電,管腳承受的最大電壓不超過(guò)。
