ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)

文/易鮮紅

1 引言

隨著信息技術(shù)、智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得了非常非常廣闊的發(fā)展空間。當(dāng)然，為了支持功能密度的不斷的提升，以及網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性和移動應(yīng)用的更加便攜式化，企業(yè)還必須得掌握嵌入式系統(tǒng)里面的核心技術(shù)，及時(shí)快速的發(fā)出新的產(chǎn)品，推動技術(shù)的快速的發(fā)展。若是不能掌握真正的核心技術(shù)，那么想要定制出自己的產(chǎn)品，也變得非常困難，也會受到世界各地的人的影響，總是很被動，不能走在信息產(chǎn)業(yè)的前列。

本設(shè)計(jì)的目的是建立一個(gè)完整的嵌入式應(yīng)用開發(fā)平臺，該平臺集數(shù)據(jù)采集、液晶顯示和射頻傳輸于一體。它可以說是一個(gè)測量和控制系統(tǒng)的程序。開發(fā)人員可以在該應(yīng)用平臺上研究和開發(fā)測控系統(tǒng)，為系統(tǒng)開發(fā)提供完整的軟硬件環(huán)境，如無線抄表、工業(yè)遙控器、遙感、自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、樓宇自動化、安全保護(hù)、機(jī)房設(shè)備無線監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等。并為用戶提供全面的解決方案，為未來企業(yè)產(chǎn)品二次開發(fā)提供參考，縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，從而提高企業(yè)的市場競爭力。

2 知識理論概念

2.1 ARM

ARM的架構(gòu)在過去的時(shí)候被稱作是進(jìn)階精簡指令集機(jī)器。它是一個(gè)由32位元精簡指令集中央處理器架構(gòu)，主要的產(chǎn)品使用的的是低功耗并且質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的RISC處理器。另外，ARM32為體系結(jié)構(gòu)，處于當(dāng)前的領(lǐng)先水平在業(yè)內(nèi)，并且在其中被全部ARM處理器共享。其次因?yàn)樗哂蟹浅?qiáng)的節(jié)能特性，所以，ARM處理器非常適用于在移動通訊的領(lǐng)域上。

2.2 嵌入式系統(tǒng)的定義

所謂嵌入式系統(tǒng)實(shí)際上是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的縮寫。它是由國際電氣和電子工程師協(xié)會定義的。非通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)是一種用于控制、監(jiān)視或協(xié)助設(shè)備、機(jī)械和車間的裝置。

這主要是根據(jù)應(yīng)用來定義的。目前，我國普遍接受的定義是基于應(yīng)用和計(jì)算機(jī)技術(shù)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的軟硬件可以量身定做，就是為了滿足應(yīng)用系統(tǒng)對功能上、可靠性上、成本上、還有體積和功耗上面的嚴(yán)格要求。嵌入式系統(tǒng)是軟硬件的結(jié)合的產(chǎn)物，其功能范圍涵蓋了廣泛的領(lǐng)域，我們周圍幾乎所有的電氣設(shè)備。

3 基于ARM嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)上，根據(jù)用戶實(shí)際情況調(diào)查，需進(jìn)行有效的成本控制和開發(fā)難度的降低，具有體積小、功耗低、性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 嵌入指紋識別模塊及軟件設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，把指紋識別模塊上嵌入U(xiǎn)ART0串行口，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)正常通信。本設(shè)計(jì)方案選用了中正公司開發(fā)的SM-60指紋識別模塊，主要應(yīng)用于低功耗場合。作者選擇的指紋識別模塊有光學(xué)指紋的傳感器，包括有性能優(yōu)越的DSP處理器以及閃存芯片。并且只需集成相關(guān)的指令即可實(shí)現(xiàn)更高復(fù)雜度的功能。

4 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 工業(yè)控制

基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備有著非常巨大的發(fā)展前途。目前，嵌入式微控制器廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制、數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控、石化系統(tǒng)等領(lǐng)域。

4.2 交通管理

在車載導(dǎo)航流程、監(jiān)控、車輛信息服務(wù)、集成系統(tǒng)技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。集成模塊的定位和移動終端得到了成功的應(yīng)用在各種運(yùn)輸行業(yè)。

4.3 信息家電

嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用將會是在的領(lǐng)域是冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化，將引領(lǐng)人們的生活步入一個(gè)嶄新的空間。

4.4 家庭智能管理

水表、電表、煤氣表遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)、安全縱火系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)，嵌入式專用控制芯片將取代傳統(tǒng)的手動檢測，實(shí)現(xiàn)更高、更準(zhǔn)確、更安全的性能。網(wǎng)絡(luò)和電子商務(wù)公共交通非接觸式智能卡發(fā)行系統(tǒng)、公用電話發(fā)卡系統(tǒng)、自動售貨機(jī)、各種智能終端將全面進(jìn)入人們的生活，然后手持一張卡就可以走遍世界各地。

4.5 環(huán)境監(jiān)測環(huán)境

監(jiān)測包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)水文監(jiān)測、防洪檢測、土地質(zhì)量檢測、水質(zhì)監(jiān)測、大壩安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、地震測查、天氣實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)信息、水源和空氣污染監(jiān)測等在許多惡劣和復(fù)雜的地區(qū)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)控系統(tǒng)。

4.6 機(jī)器人

嵌入式芯片的開發(fā)將帶來機(jī)器人在小型化和智能化方面的優(yōu)勢，同時(shí)也將大大降低機(jī)器人的價(jià)格，使其在工業(yè)和服務(wù)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛性的使用，在這些應(yīng)用領(lǐng)域里面，嵌入式系統(tǒng)將在現(xiàn)代社會生活的各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)"無處不在"。

5 結(jié)論

本文簡要介紹ARM和嵌入式系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，后從硬件設(shè)計(jì)平臺上和嵌入式指紋識別模塊和軟件等方面，闡述基于ARM的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。ARM開發(fā)的ADS 軟件可以模擬和實(shí)現(xiàn)指紋識別設(shè)備的一系列功能。此外，在程序下可以固化在 LPC 2104閃存芯片上，以達(dá)到離線工作的效果。因此，基于ARM嵌入式指紋識別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了用戶在系統(tǒng)性能上的、成本上的、功耗上的還有在容量上的方面要求。從其他方面總結(jié)來講，指紋識別設(shè)備將逐步走向更加小型化。指紋識別技術(shù)與嵌入式技術(shù)通過了有效的結(jié)合，有效的控制了成本，在房地產(chǎn)管理、政府和軍事評估中將有很大的應(yīng)用發(fā)展空間。