ARM嵌入式系统设计与应用技术研究
来源:用户上传
作者:刘燚荣
【摘要】 ARM（Advanced RISC Machines）是对一类微处理器的统称，由它所构建的ARM嵌入式系统当前最为先进的微处理器系统，它主要被人类用于监视、控制与机器设备运行辅助领域。本文简单分析了ARM嵌入式系统的软硬件设计，并研究了它在不同行业领域中的具体技术应用。
【关键词】 ARM嵌入式系统 软硬件设计 环境监测应用
ARM微处理器属于质优价廉的处理器，它拥有一定节能特性所以被各个行业业界领域所广泛应用。ARM嵌入式处理器是指一种微信嵌入式计算机系统，它由国际电气和电子工程师协会定义，属于一种典型的非通用计算机系统。目前的ARM嵌入式系统一般被应用于监视、控制以及协助设备领域，例如在工厂生产线上作为机械设备的附加辅助装置被使用。当然，ARM微处理器也可被应用于其它行业领域中，贡献同样明显。
一、ARM嵌入式系统的设计分析
1.1 ARM嵌入式系统中硬件系统的设计分析
在ARM设计过程中需要明确一点其ARM芯片是否自带MMU功能，这也是决定性因素之一，因为ARM芯片内核只有附加MMU功能才能正常运行，在硬件设计过程中必须要加以注意，当然也可以优先考虑选择那些不需要MMU功能支持的ARM嵌入式系统。再一点，要仔细观察ARM系统的时钟频率，因为时钟频率决定了ARM芯片的处理速度，通常情况下最好选择高频率ARM芯片，例如ARM9芯片就拥有400MHz以上的频率，不过在选择过程中不能只选高频率芯片，它还要根据实际系统的运行状况来合理选择决定，例如要考虑ARM芯片内置的外部接口控制器数量，ARM芯片本身的可扩展串行接口包括了RS232串行接口以及以太网接口，为了提高其可拓展性，最好为ARM系统再配置一套DMA控制器硬件设备，确保系统可与外界进行大量高速的数据传输活动。结合上述ARM系统的硬件系统设计提出硬件规划方案，即以ARM系统为核心建立支持多平台嵌入式平台，且要求在硬件系统整体设计中更加便于ARMCPU的随时切换。另外还要在ARM芯片位置设计多个小型子母板，再用金手指接口进行连接。该设计方法占用面积更小，且能够最大限度减少制作成本。
1.2 ARM嵌入式系统中软件系统的设计分析
ARM嵌入式系统中软件系统设计的关键是图形用户界面、系统软件以及上层应用软件等多个层次。在软件设计过程中必须结合整体性考虑从不同层次上对软件进行择优选择，以达到整体设计效果最优化。具体来说，在嵌入式操作系统的选择与设计过程中就应该涉及到Linux、WinCE以及VxWorks 3类软件，设计过程中需要对这3类软件的有缺陷问题进行深入研究，了解它们各自基本特點。整体来讲，Linux还是软件系统设计的首选，它可为用户提供一个轻量级的图形用户界面支持系统，并构建集成开发环境，可实现对ARM嵌入式系统软硬件设计的多重条件综合考量[1]。
二、ARM嵌入式系统的应用技术研究
2.1 ARM嵌入式系统在环境监测领域的技术应用
在环境监测与控制系统领域中会专门引入ARM嵌入式系统，例如采用Arduino平台进行嵌入式开发，配合主控单片机、温度传感器、气体传质器、粉尘传感器、通信端、存储端、显示端等等构建辅助模块体系，设计一套完整的ARM嵌入式环境监测与控制系统，下面谈谈它的总体设计。
首先利用主控单片机控制传感器大量采集外界环境数据并进行数据显示，如果用户通过系统系统显示端发出查询请求，则通信端会快速识别请求信息内容，并反馈为用户提供其所需信息数据与功能服务内容。在整个ARM嵌入式结构图中还包括了控制信号通信、网络服务通信、显示数据通信等5个通信驱动模块，它们都能协助系统软件Adduino平台上展开嵌入式系统开发过程，而整个开发环境则是全新型的变成环境，其中包含了Java编码语言环境以及底层数据传导封装环境。在系统操作过程中利用ARM嵌入式系统可有效简化系统的通信端操作步骤，且可将设计重点转移到控制端与传感器端，有效提高嵌入式系统的简洁效能。大体来说，基于ARM嵌入式系统的环境监测技术平台就依托于Arduino平台进行通信封装，同时配合传感器通信、控制信号通信、存储数据通信以及网络服务通信4点内容展开数据信息交互与共享，而系统主平台则负责显示数据通信内容[2]。
2.2 ARM嵌入式系统在其它行业领域中的技术应用
除在环境监测领域外，ARM嵌入式系统在其它行业领域中的技术应用也十分广泛，例如它在工业自动化设备建设与应用领域中，专门利用自身的微处理器设计了数控机床、电力系统以及电网设备监控系统。在交通管理领域，则专门服务应用于车载导航系统、车辆交通监控系统以及车辆信息服务系统中，它可操控汽车集成定位模块与移动终端，有效丰富交通管理工作可操作项目内容。
总结：ARM嵌入式系统设计复杂，设计硬件与软件领域中的多点技术内容，这也赋予了它极为强大丰富的功能属性，确保它能够在各个行业领域技术应用中都占有一席之地，解决行业技术问题，体现新系统、新技术的本质优越性。
作者简介：刘燚荣，1983年7月，男，辽宁省大连市，本科，讲师，计算机嵌入式开发，大连航运职业技术学院。
参 考 文 献
[1]杨航.基于ARM的嵌入式软硬件系统设计与实现[J].求知导刊，2015（9）：60-60.
[2]单正翔.基于ARM的空气质量监测系统的研究[D].安徽：安徽理工大学，2017.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15142256.htm
