基于ARM的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)研究

王旭東

【摘要】隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)控系統(tǒng)的普及應(yīng)用，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的各項(xiàng)管理環(huán)節(jié)得到了有力的技術(shù)支撐，取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用在鈑金加工等行業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)的操作標(biāo)準(zhǔn)較以往有了很大的提升，這就需要采用新式工藝對(duì)其進(jìn)行改善，滿足各項(xiàng)操作要求?；诖耍贏RM的嵌入式系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與研究?jī)?nèi)容受到相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并以來該設(shè)計(jì)內(nèi)容打開了數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)建的格局，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展。本文就基于ARM的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行闡述，并將相關(guān)的研究成果呈現(xiàn)出來，以期為實(shí)踐提供有益的借鑒。

【關(guān)鍵詞】ARM;嵌入式系統(tǒng);硬件設(shè)計(jì)研究

一、前言

研究了數(shù)控系統(tǒng)中所能用到的各類控制接口，將接口控制邏輯語言做了進(jìn)一步的改換更新。并且，通過將這些研究成果進(jìn)行整合與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)內(nèi)容。將該方案付諸實(shí)踐應(yīng)用以后，系統(tǒng)通過了穩(wěn)定性測(cè)評(píng)，符合實(shí)際生產(chǎn)操作的要求。經(jīng)仔細(xì)測(cè)試與研究而知，基于ARM的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)具備可行性，針對(duì)該內(nèi)容的研究有一定的實(shí)踐價(jià)值。

二、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的整體方案設(shè)計(jì)

對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)過程來說，該項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容要能夠符合整體數(shù)控操作系統(tǒng)的要求，才能稱之為完善的設(shè)計(jì)方案。數(shù)控裝置實(shí)質(zhì)上是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐來搭建的操作控制硬件平臺(tái)。在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)造的基礎(chǔ)上，基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)的功能有了較大的改善，為實(shí)際生產(chǎn)工作帶來了諸多便利。

（一）嵌入式系統(tǒng)硬件架構(gòu)概述

近年來，隨著我國(guó)傳統(tǒng)制造行業(yè)改革進(jìn)程的不斷推進(jìn)，數(shù)控機(jī)床設(shè)備的應(yīng)用對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)能效至關(guān)重要，提高了生產(chǎn)單位的綜合生產(chǎn)效率，保障了各項(xiàng)生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。可見，自動(dòng)化的數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用給社會(huì)創(chuàng)造出了更多的價(jià)值。通常情況下，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是由多個(gè)裝置與程序所組成，該系統(tǒng)實(shí)際上是經(jīng)多個(gè)子系統(tǒng)整合而成，包括有數(shù)控裝置（系統(tǒng)）、驅(qū)動(dòng)裝置（系統(tǒng)）、輸入/輸出系統(tǒng)及程序，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括主軸驅(qū)動(dòng)、邏輯控制、位置控制三項(xiàng)內(nèi)容，分別對(duì)應(yīng)機(jī)床設(shè)備中的主軸電機(jī)、邏輯數(shù)據(jù)控制與進(jìn)給電機(jī)部分[1]。另外，通過系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)節(jié)的處理為數(shù)控裝置系統(tǒng)提供必要的反饋結(jié)果，以備數(shù)據(jù)輸出或進(jìn)入下一個(gè)數(shù)控循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行操作處理。

（二）嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

從整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際功能來看，嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)運(yùn)作的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件系統(tǒng)則是系統(tǒng)裝置的靈魂[2]。嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則要遵循系統(tǒng)的實(shí)用性與穩(wěn)定性，而且要與軟件系統(tǒng)互相兼容，共同維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)今，我國(guó)在某些重點(diǎn)行業(yè)采用的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)備的性能極高，不僅采用了高性能多處理器裝備，還運(yùn)用了高速工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的硬件結(jié)構(gòu)，進(jìn)而令整體嵌入式系統(tǒng)的性能更加完善。

三、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)內(nèi)容研究

現(xiàn)階段，我國(guó)專家學(xué)者對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)容的探究一直在繼續(xù)，因其對(duì)社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐具有極大的研究?jī)r(jià)值。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容也進(jìn)行了多次的改革，使得升級(jí)后的硬件系統(tǒng)更能夠符合現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)技術(shù)領(lǐng)域的要求。

（一）ARM及數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行

ARM是微處理器的代名詞，ARM體系結(jié)構(gòu)從構(gòu)建伊始至今發(fā)生了較大的變化，且仍在不斷的探索之中[3]。一段時(shí)期以來，ARM的變革制約著嵌入式系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)內(nèi)容的革新。目前，傳統(tǒng)的八位單片機(jī)已經(jīng)暴露了本身資源有限的發(fā)展劣勢(shì)，越加不適應(yīng)日漸復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用需求，而隨著三十二位處理器價(jià)格的不斷萎縮，采取更高性能的三十二位處理器作為嵌入式系統(tǒng)的核心成為更加合理的選擇。

（二）ARM接口設(shè)計(jì)

ARM接口設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包含了顯示器接口、太網(wǎng)接口及USB接口等，通過各類接口的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的功能對(duì)接[4]。

（三）針對(duì)嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)測(cè)試過程的研究

長(zhǎng)久以來，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ谇度胧綌?shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)的研究成果為社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐提供了諸多有利的幫助，令生產(chǎn)實(shí)踐更加現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化系統(tǒng)與智能裝置的有序運(yùn)轉(zhuǎn)。從對(duì)嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的測(cè)試及研究過程而知，開發(fā)一個(gè)集嵌入式控制、高效數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)通信于一體的綜合系統(tǒng)平臺(tái)，能夠在一定程度上提升生產(chǎn)效率[5]。另外，通過提供友好的人機(jī)操作界面的硬件平臺(tái)，對(duì)于提高智能嵌入式系統(tǒng)可靠性、組網(wǎng)靈活性具有絕佳的現(xiàn)實(shí)意義。

四、結(jié)束語

通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)理進(jìn)行研究，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外在實(shí)踐過程中常用的數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，提出了基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)能夠?qū)RM、FPGA低功率的特征發(fā)揮出來，采用低功率的設(shè)備及器件組合，構(gòu)建了低功耗的硬件系統(tǒng)電路。研究數(shù)控系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)作過程，將基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件進(jìn)行更為周全的細(xì)節(jié)處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了較為先進(jìn)的接口控制邏輯，提升了系統(tǒng)的整體效率?？傊?，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容符合當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)所需達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，具備一定的實(shí)踐價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[5]周杰，陳偉海，于守謙.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人控制系統(tǒng)中應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2012，3（03）：106-108.