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基于ARM9的嵌入式系统设计及EPA设备实现

陈宝君  
【摘要】:嵌入式系统与Internet技术的结合已经成为未来嵌入式系统的发展趋势,而基于ARM的嵌入式系统由于其低功耗、低成本、高性能等优势已经广泛的应用于工业控制领域。 EPA(Ethernet for Plant Automation)设备是基于高速以太网技术现场总线控制系统的底层设备,针对EPA设备需要满足工业上实时性要求及与其他设备协调地工作等问题,研究ARM微处理器和Linux操作系统的关键技术,设计以ARM微处理器为核心、Linux操作系统为软件平台的嵌入式系统。 论文从嵌入式系统的硬件电路和软件开发两个方面进行设计。在硬件设计上采用Atmel公司生产的AT91RM9200微处理器为CPU,选用8M的FLASH和32M的SDRAM作为系统存储器,扩展了以太网接口、串行接口等外围通信设备以及输入输出接口,根据处理器和其他接口芯片的要求设计了电源电路、晶振电路、FLASH、SDRAM存储器接口电路、以太网接口电路、串行接口电路和扩展I/O接口电路。使用4层贴片工艺设计了系统PCB印刷电路板,焊接和安装了贴片元件,并进行了电路调试等过程。在软件设计上基于Linux操作系统,分析了Linux操作系统的引导程序(Bootloader)的结构、工作流程及内核的启动过程,研究了Bootloader移植和内核裁剪技术,移植了嵌入式Linux的引导过程。介绍了Linux文件系统的结构、根文件系统的层次和文件的管理方法。研究了Linux设备管理方法和设备驱动程序的中断实现方法,分析了Linux字符设备驱动程序设计技术,编写A/D转换的驱动程序和外扩I/O接口的驱动程序。 以ARM微处理器为核心的嵌入式系统应用于EPA设备能够满足工业实时性要求,并提供丰富的外围接口为EPA设备的进一步开发奠定了基础。


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