基于ARM嵌入式工业控制器的研究与实现

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嵌入式系统是一种面向具体应用的将底层硬件、实时操作系统和应用软件相结合的专用计算机系统。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业,已成为现代电子领域的重要研究方向之一。 本文针对工业控制仪器仪表智能化和网络化的发展需求,面向工业控制领域构建和开发基于ARM和μC/OS-Ⅱ的嵌入式工业控制器的通用平台。在分析ARM内核处理器的基础上,自主开发以ATMEL公司AT91M40800芯片为核心的嵌入式工业控制器的硬件平台。根据嵌入式工业控制器的实际应用要求设计了相应的应用模块,主要包括:模数转换、数模转换、液晶显示和网络通信等。并完成了各个功能模块的接口函数,创建了应用函数库,为后面的代码应用和移植提供了方便。嵌入式实时操作系统是嵌入式系统应用软件开发的支撑平台,本文分析了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及其内核工作原理,改进了中断和时钟处理的不足。成功的将μC/OS-Ⅱ系统移植到ARM微处理器中,并通过相应任务调度实例,对系统模块进行功能测试。将开放源代码的TCP/IP协议栈lwIP移植到μC/OS-Ⅱ操作系统上,使嵌入式工业控制器支持网络功能。 系统测试结果表明:移植到ARM微处理器上μC/OS-Ⅱ内核可以成功实现对多任务的调度;硬件平台各功能模块运行良好;lwIP协议栈的各层协议均可以正常运行。设计的嵌入式工业控制器平台达到预期目标。
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