畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）嵌入式ARM的的設(shè)計(jì)

1、目錄1引言 51.1 直流電機(jī)調(diào)速的意義 51.2 研究現(xiàn)狀綜述 61.2.1電氣傳動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)狀 61.2.2 微處理器控制直流電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 72嵌入式arm的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用 92.1 arm的分類(lèi) 92.2 arm的應(yīng)用 102.3 arm 9簡(jiǎn)介 122.3.1 arm 9功能介紹 122.3.2 arm 9 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 142.3.3 arm 9的典型應(yīng)用 142.4 linux虛擬機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用 162.4.1linux虛擬機(jī)概述 162.4.2 虛擬系統(tǒng)與虛擬機(jī)區(qū)別 162.4.3 主流虛擬機(jī) 172.4.4 本次設(shè)計(jì)所用linux虛擬機(jī)介紹 172.4.5 vmware特點(diǎn) 182.

2、4.6 vmware主要功能 192.4.7 vmware的應(yīng)用及范圍 192.4.8 vmware的發(fā)展前景 202.5嵌入式linux開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)知識(shí) 212.5.1 嵌入式linux簡(jiǎn)介 212.5.2 嵌入式linux在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn) 222.5.3 嵌入式linux 開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介 24 3 arm920t 結(jié)構(gòu)芯片三星s3c2410x 開(kāi)發(fā)板介紹 253.1 s3c2410 芯片介紹 253.2 芯片系統(tǒng)管理 273.3 直流電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 273.3.1 直流電機(jī)特點(diǎn) 273.3.2 直流電機(jī)應(yīng)用 283.3.3 直流電機(jī)控制器的介紹 323.3.4直流電機(jī)控制器的分類(lèi) 324 硬件框

3、架圖與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 344.1硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 344.2 軟件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 344.2.1 模擬仿真 354.2.2 修改維護(hù) 354.2.3 創(chuàng)新 355 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 375.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 37 5.2 電路原理說(shuō)明 375.3 up-magic core擴(kuò)展插座接口定義 405.3.1 外圍模塊電路實(shí)現(xiàn) 415.3.3直流電機(jī)原理設(shè)計(jì) 425.4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 435.4.1定時(shí)器工作方式 435.4.2 調(diào)制pwm 446 運(yùn)行結(jié)果與分析摘 要近年來(lái)，直流電機(jī)做為通用驅(qū)動(dòng)器件廣泛應(yīng)用于光電系統(tǒng)中。它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。arm既是英國(guó)全球著名的32位嵌入式

4、risc芯片內(nèi)核的設(shè)計(jì)公司，也是arm的產(chǎn)品商標(biāo)，其產(chǎn)品arm嵌入式內(nèi)核已被全球各大芯片廠商采用，基于 arm的開(kāi)發(fā)技術(shù)席卷了全球嵌入式市場(chǎng)，已成為嵌入式系統(tǒng)主流技術(shù)之一。最新發(fā)布的arm 9處理器尤為適用于高性能、極其低成本需求的嵌入式應(yīng)用，如：微控制器、汽車(chē)系統(tǒng)、大型家用電器、網(wǎng)絡(luò)裝置等。本文即在上述背景的情況下，提出了一個(gè)基于arm 9控制器的直流電機(jī)控制系統(tǒng)。在直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面，電路以arm 9開(kāi)發(fā)板為核心，主要包括pwm控制輸出模塊，核心資源s3c2410 arm cpu、32m sdram、64m nand flash。100m網(wǎng)卡，dm9000ae。 一個(gè)usb主口

5、，一個(gè)usb從口。一個(gè)rs232串口db9接口。另有一路rs232串口和ttl串口從擴(kuò)展插座上引出。擴(kuò)展插座，引出所有總線(xiàn)信號(hào)（經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片）和未占用資源，lcd和觸摸屏接口，外接專(zhuān)配液晶屏/觸摸屏板。電源、復(fù)位、jtag、rtc等基本資源和接口，支持博創(chuàng)up-link和j-link仿真器。該控制系統(tǒng)的研制為直流電機(jī)在高精度技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能及控制精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：s3c2410arm cpu pwm rs232串口 jtag接口abstractin recent years, the general-purpose bldc

6、motors are widely used in optoelectronic devices drive system. it has features including starting fast, braking in time, may be in the range of advantages such as smooth speed control, commonly used in optoelectronic modulation, zoom in, scanning the field of institutions, such as photovoltaic.arm i

7、s the united kingdom the worlds leading 32-bit embedded risc core chip design companies, is also a trademark of arm products, and its embedded arm core products has been the worlds major chip manufacturers to use, based on the development of arm technology swept the world of embedded market, has bec

8、ome one of the mainstream embedded systems. the latest release of arm 9 processor is particularly applicable to high-performance, extremely low-cost requirements of embedded applications, such as: micro-controllers, automotive systems, large home appliances, network devices. this paper, in the case

9、of the above background, raises an arm cortex m3-based dc motor controller control system.in the hardware design of the bldc motor control system, the core of the system is arm development board, including control pwm output module, core resource is s3c2410 arm cpu，32m sdram，64m nand flash，100m netw

10、ork card，dm9000ae。one usb primary interface and one usb subprimary interface,one rs232 trunk db9 interface and another rs232 trunk and ttl trunk output from the extend connect jack.the extend connect jack leads all the bus signals and free resources,lcd and touching board interface.power , reset , j

11、tag , rtc resource interfaces and so on,surport up-link and j-link simulators, also set the io interface to control the led and produce the hardware interrupt simple testing resource etc.the development of the bldc motor control system provides a good experimental platform for performance testing of

12、 photoelectricitytechnology, and its feasibility has been proved by experiments，the test results indicate that all parameters and functions of the system satisfy the design requirement.key words: s3c2410arm cpu pwm rs232 trunk jtag interface引言1.1直流電機(jī)調(diào)速的意義現(xiàn)在電氣傳動(dòng)的主要方向之一是電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。從上世紀(jì)80年代中后期

13、起，世界各大電氣公司如abb、通用、西屋、西門(mén)子等都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)數(shù)字式調(diào)速傳動(dòng)裝置，經(jīng)過(guò)二十幾年的發(fā)展，當(dāng)前直流調(diào)速已發(fā)展到一個(gè)很高的技術(shù)水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安裝技術(shù)；控制方式采用電源換相、相位控制1。特別是采用了微處理器及其他先進(jìn)電力電子技術(shù)，使數(shù)字式直流調(diào)速裝置在精度的準(zhǔn)確性、控制性能的優(yōu)良性和抗干擾的性能有很大的提高和發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)字化直流調(diào)速裝置作為目前最新控制水平的傳動(dòng)方式顯示了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。全數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)不斷升級(jí)換代，為工程應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的條件。采用微處理器控制，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化程度，智能化程度有很大改觀；采用微處理器控制，使調(diào)

14、速系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單化，可靠性提高，操作維護(hù)變得簡(jiǎn)捷，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速精度等方面達(dá)到較高水平。由于微處理器具有較佳的性?xún)r(jià)比，所以微處理器在工業(yè)過(guò)程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，盡管交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，但是直流電機(jī)憑借其良好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能，在金屬切削機(jī)床、軋鋼機(jī)、海洋鉆機(jī)、挖掘機(jī)、造紙機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、電鍍、高層電梯等需要廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速的高性能可控電力拖動(dòng)領(lǐng)域中仍得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段，我國(guó)還沒(méi)有自主的全數(shù)字化直流調(diào)速控制裝置生產(chǎn)商，而國(guó)外先進(jìn)的控制器價(jià)格昂貴，且技術(shù)轉(zhuǎn)讓受限，為此研究及更好的使用國(guó)外先進(jìn)的控制器，吸收國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化直流電機(jī)調(diào)速裝置的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的實(shí)際意義和

15、重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。1.2 研究現(xiàn)狀綜述1.2.1電氣傳動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代以來(lái)，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的技術(shù)、裝備變革。整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)1。同時(shí)，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成為控制的電路的發(fā)展方向。使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代1。早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流

16、傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低2。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。由于微處理器以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。所以，直流傳動(dòng)控制采用微處理器實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。1.2.2 微處理器控制直流電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀微處理器誕生于上個(gè)世紀(jì)七十年代，隨著集成電路大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微處理器的性?xún)r(jià)比越來(lái)越高。此外，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，制作工藝的提升，使得大功率電子器件的性能迅速提高。為微處理器普遍用于控制電機(jī)提供了可能，利

17、用微處理器控制電機(jī)完成各種新穎的、高性能的控制策略，使電機(jī)的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電機(jī)的性能更符合工業(yè)生產(chǎn)使用要求2，還促進(jìn)了電機(jī)生產(chǎn)商研發(fā)出各種如步進(jìn)電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等便于控制且實(shí)用的新型電機(jī)，使電機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)了新的變化。對(duì)于簡(jiǎn)單的微處理器控制電機(jī)，只需利用用微處理器控制繼電器、電子開(kāi)關(guān)元器件，使電路開(kāi)通或關(guān)斷就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制?，F(xiàn)在帶微處理器的可編程控制器，已經(jīng)在各種的機(jī)床設(shè)備和各種的生產(chǎn)流水線(xiàn)中普遍得到應(yīng)用，通過(guò)對(duì)可編程控制器進(jìn)行編程就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的規(guī)律化控制。對(duì)于復(fù)雜的微處理器控制電機(jī),則要利用微處理器控制電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等，使電機(jī)按給定

18、的指令準(zhǔn)確工作。通過(guò)微處理器控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。目前相比直流電機(jī)和交流電機(jī)他們各有所長(zhǎng)，如直流電機(jī)調(diào)速性能好，但帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損及換向火花等問(wèn)題；交流電機(jī)，不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作也比直流電機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)2。高性能的微處理器如dsp (digital signal processor即數(shù)字信號(hào)處理器)的出現(xiàn)，為采用新的控制理論和控制策略提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，使電機(jī)傳動(dòng)的自動(dòng)化程度大為提高。在先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床等數(shù)控位置伺服系統(tǒng)，已經(jīng)采用了如dsp等的高速微處理器，其執(zhí)行速度可達(dá)數(shù)百萬(wàn)兆以上每秒

19、，且具有適合的矩陣運(yùn)算。2.嵌入式arm的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用2.1 arm的分類(lèi)當(dāng)前有5個(gè)產(chǎn)品系列arm7、arm9、arm9e、arm10和securcore。 arm 7系列優(yōu)化用于對(duì)價(jià)位和功耗敏感的消費(fèi)應(yīng)用的低功耗32位核，有：嵌入式ice-rt邏輯，非常低的功耗，三段流水線(xiàn)和馮諾依曼結(jié)構(gòu)，提供0.9mips/mhz。 securcore sc100特為安全市場(chǎng)設(shè)計(jì)，帶特定的抗拒竄改和反工程的特性。還帶靈活的保護(hù)單元確保操作系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全。arm9系列 高性能和低功耗領(lǐng)先的硬宏單元，帶有：5段流水線(xiàn)，哈佛結(jié)構(gòu)提供1.1mips/mhz。 arm920t和arm922t內(nèi)置全性能的mmu

20、、指令和數(shù)據(jù)cache和高速amba總線(xiàn)接口。amba片上總線(xiàn)是一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，已成為soc構(gòu)建和ip庫(kù)開(kāi)發(fā)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。amba先進(jìn)的高性能總線(xiàn)(ahb)接口現(xiàn)由所有新的arm核支持，提供開(kāi)發(fā)全綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 arm940t內(nèi)置指令和數(shù)據(jù)cache、保護(hù)單元和高速amba總線(xiàn)接口。 arm9e系列可綜合處理器，帶有dsp擴(kuò)充和緊耦合存儲(chǔ)器(tcm)接口，使存儲(chǔ)器以完全的處理器速度運(yùn)轉(zhuǎn)，可直接連接到內(nèi)核上。arm966e-s用于硅片尺寸重要，而對(duì)cache沒(méi)要求的實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用，可配置tcm大?。?、4k、8k、16k，最大達(dá)64m。 arm946e-s內(nèi)置集成保護(hù)單元，提供實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的c

21、ache核方案。arm926et-s帶jazelle擴(kuò)充、分開(kāi)的指令和數(shù)據(jù)高速ahb接口及全性能mmu。vfp9 向量浮點(diǎn)可綜合協(xié)處理器進(jìn)一步提高arm9e處理器性能，提供浮點(diǎn)操作的硬件支持。 arm10系列 硬宏單元，帶有：64位ahb指令和數(shù)據(jù)接口，6段流水線(xiàn)；1.25mips/mhz，比同等的arm9器件性能提高50。 兩種新的先進(jìn)的節(jié)能方式得到了異常低的耗電。vfp10協(xié)處理器完善地依從arm10器件提供高性能的浮點(diǎn)解決方案。2.2 arm的應(yīng)用到目前為止，arm微處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎己經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域: 工業(yè)控制領(lǐng)域:作為32的risc架構(gòu)，基于arm核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端

22、微控制器市場(chǎng)的大部分市場(chǎng)份額，同時(shí)也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，arm微控制器的低功耗、高性?xún)r(jià)比，向傳統(tǒng)的8位/16位微控制器提出了挑戰(zhàn)。 圖1 arm嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)的功能模塊無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域:目前己有超過(guò)85%的無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備采用了arm技術(shù)，arm以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用:隨著寬帶技術(shù)的推廣，采用arm技術(shù)的adsl芯片正逐步獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外，arm 在語(yǔ)音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對(duì)dsp的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。 消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品:arm技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機(jī)頂盒和游戲機(jī)中得到廣泛采用。 圖2 基于arm技術(shù)的數(shù)碼相機(jī)的功能模塊

23、成像和安全產(chǎn)品:現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中絕大部分采用arm技術(shù)。手機(jī)中的32位sim智能卡也采用了arm技術(shù)。除此以外，arm微處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會(huì)在將來(lái)取得更加廣泛的應(yīng)用。 本次設(shè)計(jì)是基于arm 9 系列處理器為核心進(jìn)行驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的設(shè)計(jì)，所以下面著重介紹一下arm 9 微處理器的功能，結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)等。2.3 arm 9簡(jiǎn)介arm 9系列處理器是英國(guó)arm公司設(shè)計(jì)的主流嵌入式處理器，主要包括arm9tdmi和arm9e-s等系列。以手機(jī)應(yīng)用為例，2g手機(jī)只需提供語(yǔ)音及簡(jiǎn)單的文字短信功能，而目前的25g和未來(lái)的3g手機(jī)除了提供這兩項(xiàng)功能外，還必須提供各種其他的應(yīng)用功能。主

24、要包括：(1)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：手機(jī)上網(wǎng)、電子郵件及其他定位服務(wù)等功能；(2)pda功能：含有用戶(hù)操作系統(tǒng)(windows ce、symbian os、linux等)及其他功能；(3)高性能功能：音頻播放器、視頻電話(huà)、手機(jī)游戲等。在25g和3g的應(yīng)用中arm9已經(jīng)全面替代了arm7。因?yàn)閍rm9的新特性能夠滿(mǎn)足各種新需求的同時(shí)減少產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間并降低研發(fā)費(fèi)用。2.3.1 ar功能簡(jiǎn)介新一代的arm9處理器，通過(guò)全新的設(shè)計(jì)，采用了更多的晶體管，能夠達(dá)到兩倍以上于arm7處理器的處理能力。這種處理能力的提高是通過(guò)增加時(shí)鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘頻率的提高arm7處理器采用3級(jí)流水線(xiàn)，而arm9

25、采用5級(jí)流水線(xiàn)。增加的流水線(xiàn)設(shè)計(jì)提高了時(shí)鐘頻率和并行處理能力。5級(jí)流水線(xiàn)能夠?qū)⒚恳粋€(gè)指令處理分配到5個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)有5個(gè)指令在執(zhí)行。在同樣的加工工藝下，arm9tdmi處理器的時(shí)鐘頻率是arm7tdmi的1822倍。ii指令周期的改進(jìn)指令周期的改進(jìn)對(duì)于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴(lài)于代碼執(zhí)行時(shí)指令的重疊，這實(shí)際上是程序本身的問(wèn)題。對(duì)于采用最高級(jí)的語(yǔ)言，一般來(lái)說(shuō)，性能的提高在30左右。iii loads 指令矛n stores指令 指令周期數(shù)的改進(jìn)最明顯的是loads指令和stores指令。從arm7到arm9這兩條指令的執(zhí)行時(shí)間減少了30。指令周期的減少

26、是由于arm7和arm9兩種處理器內(nèi)的兩個(gè)基本的微處理結(jié)構(gòu)不同所造成的。arm9有獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口，允許處理器同時(shí)進(jìn)行取指和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。這叫作改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)。而arm7只有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口，它同時(shí)用來(lái)取指令和數(shù)據(jù)訪問(wèn)。5級(jí)流水線(xiàn)引入了獨(dú)立的存儲(chǔ)器和寫(xiě)回流水線(xiàn)，分別用來(lái)訪問(wèn)存儲(chǔ)器和將結(jié)果寫(xiě)回寄存器。以上兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)周期完成loads指令和stores指令。iv 互鎖(interlocks)技術(shù)當(dāng)指令需要的數(shù)據(jù)因?yàn)橐郧暗闹噶顩](méi)有執(zhí)行完而沒(méi)有準(zhǔn)備好就會(huì)產(chǎn)生管道互鎖。當(dāng)管道互鎖發(fā)生時(shí)，硬件會(huì)停止這個(gè)指令的執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好為止。雖然這種技術(shù)會(huì)增加代碼執(zhí)行時(shí)間，但是為初期的設(shè)計(jì)者提供了巨大的方

27、便。編譯器以及匯編程序員可以通過(guò)重新設(shè)計(jì)代碼的順序或者其他方法來(lái)減少管道互鎖的數(shù)量。vi 分枝指令 arm9和arm7的分枝指令周期是相同的。而且arm9tdmi和arm9e-s并沒(méi)有對(duì)分枝指令進(jìn)行預(yù)測(cè)處理。2.3.2 arm 9 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以arm9e-s為例介紹arm9處理器的主要結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。其主要特點(diǎn)如下：32bit定點(diǎn)risc處理器，改進(jìn)型armthumb代碼交織，增強(qiáng)性乘法器設(shè)計(jì)。支持實(shí)時(shí)(real-time)調(diào)試；片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)sram，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器容量可調(diào)；片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器(cache)容量從4k字節(jié)到1m字節(jié)；設(shè)置保護(hù)單元(protcction unit)，非

28、常適合嵌入式應(yīng)用中對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行分段和保護(hù)；采用amba ahb總線(xiàn)接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)；支持外部協(xié)處理器，指令和數(shù)據(jù)總線(xiàn)有簡(jiǎn)單的握手信令支持；支持標(biāo)準(zhǔn)基本邏輯單元掃描測(cè)試方法學(xué)，而且支持bist(built-in-self-test)；支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實(shí)時(shí)跟蹤指令和數(shù)據(jù)。2.3.3 arm 9的典型應(yīng)用 ti公司的omap730是最新的無(wú)線(xiàn)通信基帶信號(hào)處理器。該處理器是ti的gprs class 12通信模塊與專(zhuān)用于應(yīng)用處理的arm926通用處理器(gpp)的集成。由于gpp的速度可達(dá)200mhz，因此omap730具有兩倍于上一代omap710處理器的應(yīng)用處理性能。

29、如同所有的omap處理器一樣，omap730可支持領(lǐng)先的移動(dòng)操作系統(tǒng)，其中包括microsoft的智能電話(huà)與pocket pc phoneedition、svmbian os與series 60、palm os以及l(fā)inux。ti omap730結(jié)構(gòu)如圖5所示。其中arm926tej處理器的主要特性包括：最高頻率200mhz；16kb指令高速緩存，8kb數(shù)據(jù)高速緩存；硬件java加速；擴(kuò)展多媒體指令集結(jié)構(gòu)。 arm微處理器是一種高性能、低功耗的32位微處器，它被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。arm9代表了arm公司主流的處理器，已經(jīng)在手持電話(huà)、機(jī)頂盒、數(shù)碼像機(jī)、gps、個(gè)人數(shù)字助理以及因特網(wǎng)設(shè)備等方

30、面有了廣泛的應(yīng)用。ep930x處理器 ep9301/ep9302是cirrus logic公司新近推出的系列arm9芯片中的一種極具價(jià)格優(yōu)勢(shì)的處理器，它的高性能設(shè)計(jì)是許多消費(fèi)和工業(yè)電子產(chǎn)品的理想選擇。 ep9301擁有先進(jìn)的166兆赫 arm920t處理器（ep9302為200兆赫）, 66兆赫系統(tǒng)總線(xiàn)(ep9302為100兆赫系統(tǒng)總線(xiàn))以及支持linux、windows ce和其它許多嵌入式操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)器管理器單元（mmu）。arm920t 的32位微處理器結(jié)構(gòu)帶有一個(gè)5階管線(xiàn)，可以極低的功耗提供優(yōu)異的性能。 16k指令高速緩存和16k數(shù)據(jù)高速緩存可為現(xiàn)有的程序和數(shù)據(jù)提供零等待時(shí)間，或者也

31、可被鎖定，以確保對(duì)關(guān)鍵指令和數(shù)據(jù)的無(wú)延遲存取。另外ep9302具有maverickcrunch協(xié)處理器。這一協(xié)處理器顯著提高了arm920t的單/雙精度整數(shù)及浮點(diǎn)運(yùn)算能力。當(dāng)對(duì)數(shù)字音頻和視頻格式進(jìn)行編碼、執(zhí)行工業(yè)控制運(yùn)算以及其它運(yùn)算密集型計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，該協(xié)處理器可使ep9302具有高速精確計(jì)算能力。2.4 虛擬機(jī)發(fā)展及應(yīng)用2.4.1虛擬機(jī)概述虛擬機(jī)（virtual machine）指通過(guò)軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)虛擬機(jī)軟件，你可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)，這些虛擬機(jī)完全就像真正的計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行工作，例如你可以安

32、裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源等等。對(duì)于你而言，它只是運(yùn)行在你物理計(jì)算機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用程序，但是對(duì)于在虛擬機(jī)中運(yùn)行的應(yīng)用程序而言，它就是一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)。因此，當(dāng)我在虛擬機(jī)中進(jìn)行軟件評(píng)測(cè)時(shí)，可能系統(tǒng)一樣會(huì)崩潰，但是，崩潰的只是虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)，而不是物理計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)，并且，使用虛擬機(jī)的“undo”（恢復(fù)）功能，我可以馬上恢復(fù)虛擬機(jī)到安裝軟件之前的狀態(tài)。2.4.2虛擬系統(tǒng)與虛擬機(jī)區(qū)別虛擬系統(tǒng)其實(shí)以prayaya迅影v3虛擬系統(tǒng)為代表的，通過(guò)生成現(xiàn)有操作系統(tǒng)的全新虛擬鏡像，它具有真實(shí)windows系統(tǒng)完全一樣的功能，進(jìn)入虛擬系統(tǒng)后，所有操作都是在這個(gè)全新的獨(dú)立的虛擬系統(tǒng)里面進(jìn)行，可以

33、獨(dú)立安裝運(yùn)行軟件,保存數(shù)據(jù),擁有自己的獨(dú)立桌面，不會(huì)對(duì)真正的系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響 ，而且具有能夠在現(xiàn)有系統(tǒng)與虛擬鏡像之間靈活切換的一類(lèi)操作系統(tǒng)。虛擬系統(tǒng)和傳統(tǒng)的虛擬機(jī)（vmware,virtualbox,virtual pc）不同,虛擬系統(tǒng)不會(huì)降低電腦的性能，啟動(dòng)虛擬系統(tǒng)不需要像啟動(dòng)windows系統(tǒng)那樣耗費(fèi)時(shí)間，運(yùn)行程序更加方便快捷。2.4.3主流虛擬機(jī)目前流行的虛擬機(jī)軟件有vmware(vmware ace）和virtual pc，它們都能在windows系統(tǒng)上虛擬出多個(gè)計(jì)算機(jī)，微軟虛擬機(jī)，ibm虛擬機(jī)，hp虛擬機(jī)，swsoft虛擬機(jī)，sun虛擬機(jī)，intel虛擬機(jī)，amd虛擬機(jī)，java虛擬

34、機(jī)2.4.4 本次設(shè)計(jì)所用虛擬機(jī)介紹vmware 虛擬機(jī)軟件，是全球桌面到數(shù)據(jù)中心虛擬化解決方案的領(lǐng)導(dǎo)廠商。全球不同規(guī)模的客戶(hù)依靠vmware來(lái)降低成本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、確保業(yè)務(wù)持續(xù)性、加強(qiáng)安全性并走向綠色。2008年，vmware年收入達(dá)到$1.9billion美元，擁有逾150,000的用戶(hù)和接近22,000多家合作伙伴，是增長(zhǎng)最快的上市軟件公司之一。vmware總部設(shè)在加利福尼亞州的帕羅奧多市（palo alto）vmware (virtual machine ware)是一個(gè)“虛擬pc”軟件公司.它的產(chǎn)品可以使你在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行二個(gè)或更多windows、dos、linux系統(tǒng)。與“多啟動(dòng)

35、”系統(tǒng)相比，vmware采用了完全不同的概念。多啟動(dòng)系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)刻只能運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換時(shí)需要重新啟動(dòng)機(jī)器。vmware是真正“同時(shí)”運(yùn)行，多個(gè)操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)的平臺(tái)上，就象標(biāo)準(zhǔn)windows應(yīng)用程序那樣切換。而且每個(gè)操作系統(tǒng)你都可以進(jìn)行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實(shí)硬盤(pán)的數(shù)據(jù)，你甚至可以通過(guò)網(wǎng)卡將幾臺(tái)虛擬機(jī)用網(wǎng)卡連接為一個(gè)局域網(wǎng)，極其方便。安裝在vmware操作系統(tǒng)性能上比直接安裝在硬盤(pán)上的系統(tǒng)低不少，因此，比較適合學(xué)習(xí)和測(cè)試。2.4.5 vmware特點(diǎn)除了為到網(wǎng)絡(luò)適配器、cd-rom讀盤(pán)機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、以及usb設(shè)備的訪問(wèn)提供了橋梁外，vmware工作站還提供了模擬某些硬件的能力。例

36、如，能將一個(gè)iso文件作為一張cdrom安裝在系統(tǒng)上、也能將.vmdk文件作為硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器安裝、以及可將網(wǎng)絡(luò)適配器驅(qū)動(dòng)程序配置為通過(guò)宿主計(jì)算機(jī)使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（nat）來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，而非使用與宿主機(jī)橋接的方式（該方式為：宿主網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)客戶(hù)操作系統(tǒng)必須分配一個(gè)ip地址）。vmware工作站還允許無(wú)須將livecd燒錄到真正的光盤(pán)上、也無(wú)須重啟計(jì)算機(jī)，而對(duì)這些livecd進(jìn)行測(cè)試。還可以捕獲在vmware工作站下運(yùn)行的某個(gè)操作系統(tǒng)的快照。每個(gè)快照可以用來(lái)在任何時(shí)候?qū)⑻摂M機(jī)回滾到保存的狀態(tài)。這種多快照功能使vmware工作站成為銷(xiāo)售人員演示復(fù)雜的軟件產(chǎn)品、開(kāi)發(fā)人員建立虛擬開(kāi)發(fā)和測(cè)試環(huán)境的非常流行的工具

37、。vmware工作站包含有將多個(gè)虛擬機(jī)指定為編隊(duì)的能力，編隊(duì)可以作為一個(gè)物體來(lái)開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、掛起和恢復(fù)這使vmware工作站在用于測(cè)試客戶(hù)端-服務(wù)器環(huán)境時(shí)特別有用。 vmware公司新的企業(yè)級(jí)服務(wù)器和工具產(chǎn)品，正在使“將舊的生產(chǎn)服務(wù)器移植到虛擬機(jī)”的做法開(kāi)始流行，這種做法能幾乎不費(fèi)力地將多個(gè)舊式服務(wù)器集裝到一個(gè)單個(gè)的新宿主計(jì)算機(jī)中。2.4.6 vmware主要功能vmware是提供一套虛擬機(jī)解決方案的軟件公司，主要產(chǎn)品分為如下三個(gè)。 vmware-esx-server這個(gè)版本并不需要操作系統(tǒng)的支持。它本身就是一個(gè)操作系統(tǒng)，用來(lái)管理硬件資源。所有的系統(tǒng)都安裝在它的上面。帶有遠(yuǎn)程web管理和客戶(hù)端管

38、理功能。 vmware-gsx-server這個(gè)版本就要安裝在一個(gè)操作系統(tǒng)下了，這個(gè)操作系統(tǒng)叫做host os.這個(gè)host os可以是windows 2000 server以上的windows系統(tǒng)或者是linux(官方支持列表中只有rh,suse,mandrake很少的幾種)，和vmware-esx-server一樣帶有遠(yuǎn)程web管理和客戶(hù)端管理功能。 vmware-workstation這個(gè)版本和vmware-gsx-server版本的機(jī)構(gòu)是一樣的。也是要安裝在一個(gè)操作系統(tǒng)下，對(duì)操作系統(tǒng)的要求也是windows 2000以上或者linux。和vmware-gsx-server的區(qū)別就是沒(méi)有

39、web遠(yuǎn)程管理和客戶(hù)端管理。 2.4.7 vmware的應(yīng)用及范圍 戴聞(devon) it公司與vmware 公司合作開(kāi)發(fā)的瘦客戶(hù)機(jī)終端操作系統(tǒng)（detos）6.0是一種基于linux操作系統(tǒng)的，可捆綁多客戶(hù)并連接到眾多的各類(lèi)服務(wù)器，利用不同類(lèi)型協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)終端管理軟件vmware產(chǎn)品主要的功能有：不需要分區(qū)或重開(kāi)機(jī)就能在同一臺(tái)pc上使用兩種以上的操作系統(tǒng)。完全隔離并且保護(hù)不同os的操作環(huán)境以及所有安裝在os上面的應(yīng)用軟件和資料。 不同的os之間還能互動(dòng)操作，包括網(wǎng)絡(luò)、周邊、文件分享以及復(fù)制粘貼功能。有復(fù)原（undo）功能。能夠設(shè)定并且隨時(shí)修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境，如：內(nèi)存、磁碟空間、周邊設(shè)備等

40、等。 熱遷移，高可用性。 2.4.8 vmware的發(fā)展前景vmware最著名的產(chǎn)品為esx，安裝在裸服務(wù)器上的強(qiáng)大server，最近系列產(chǎn)品升級(jí)，更名為vsphere系列，最新產(chǎn)品為vshpere 4.1。是vmware的企業(yè)級(jí)產(chǎn)品，該產(chǎn)品一直遙遙領(lǐng)先與微軟hyper-v跟思杰xen。是構(gòu)建大企業(yè)數(shù)據(jù)中心的不二之選，目前中國(guó)很大一部分商業(yè)銀行，保險(xiǎn)公司，電信公司以及政府部門(mén)都在使用。其架構(gòu)也是云計(jì)算的底層。 其次，vmware第二大產(chǎn)品為：vmware workstation虛擬機(jī)是一個(gè)在windows或linux計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序，它可以模擬一個(gè)基于x86的標(biāo)準(zhǔn)pc環(huán)境。這個(gè)環(huán)境和真實(shí)

41、的計(jì)算機(jī)一樣，都有芯片組、cpu、內(nèi)存、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、軟驅(qū)、硬盤(pán)、光驅(qū)、串口、并口、usb控制器、scsi控制器等設(shè)備，提供這個(gè)應(yīng)用程序的窗口就是虛擬機(jī)的顯示器。 在使用上，這臺(tái)虛擬機(jī)和真正的物理主機(jī)沒(méi)有太大的區(qū)別，都需要分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序和軟件，總之，一切操作都跟一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)一樣。 2.5嵌入式linux開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)隨著后pc 時(shí)代的到來(lái)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為了一個(gè)萬(wàn)眾矚目的焦點(diǎn)。目前已廣泛應(yīng)用于信息家電、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等眾多領(lǐng)域。巨大的市場(chǎng)潛力，無(wú)窮的商機(jī)，吸引了各路英豪紛踵沓來(lái)。硬件方面，各大電子廠商相繼推出了自己的專(zhuān)用嵌入式芯片，

42、漫天而至的是mp3，pda，無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)裝置，讓人們充分感受到了這股強(qiáng)勁之勢(shì)；軟件方面，在vxworks、psos、neculeus 和windows ce 等嵌入式操作系統(tǒng)引領(lǐng)下，也出現(xiàn)了空前繁榮的局面，但這些專(zhuān)用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品，其高昂的價(jià)格使許多面向低端產(chǎn)品的小公司望而卻步，并且其源代碼的封閉性也大大限制了開(kāi)發(fā)者的積極性。近兩年在我國(guó)登陸并蓬勃發(fā)展的linux，也已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)計(jì)算應(yīng)用，不僅包括ibm 的微型linux 腕表、手持設(shè)備(pda 和蜂窩電話(huà))、因特網(wǎng)裝置、客戶(hù)機(jī)、防火墻、工業(yè)機(jī)器人和電話(huà)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，甚至還包括了基于集群的超級(jí)計(jì)算機(jī)。linux 在高端服務(wù)器的優(yōu)越表現(xiàn)及

43、其天生具有的突出特點(diǎn)，就注定它必將在低端嵌入式系統(tǒng)中再次給人們以驚喜，而基于嵌入式linux 操作系統(tǒng)的應(yīng)用，必定給我們未來(lái)的工作和生活帶來(lái)翻天覆地的變化。2.5.1 嵌入式linux簡(jiǎn)介linux 正在嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域穩(wěn)步發(fā)展。linux 使用 gpl，所有對(duì)特定開(kāi)發(fā)板、pda、掌上機(jī)、可攜帶設(shè)備等使用嵌入式linux 感興趣的人都可以從因特網(wǎng)上免費(fèi)下載其內(nèi)核和應(yīng)用程序，并開(kāi)始移植和開(kāi)發(fā)。許多 linux 改良品種迎合了嵌入式市場(chǎng)，它們包括 rtlinux（實(shí)時(shí) linux）、uclinux（用于非 mmu 設(shè)備的 linux）、montavista linux（用于 arm、mips、ppc

44、 的 linux 分發(fā)版）、arm-linux（arm 上的 linux）和其它 linux 系統(tǒng)。嵌入式linux 的發(fā)展比較迅速。nec、索尼已經(jīng)在銷(xiāo)售個(gè)人視頻錄像機(jī)等基于linux 的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，摩托羅拉則計(jì)劃在其未來(lái)的大多數(shù)手機(jī)上使用linux，ibm 也制定了在手持機(jī)上運(yùn)行l(wèi)inux 的計(jì)劃。數(shù)年來(lái)，“l(fā)inux 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)”組織一直在從事對(duì)在服務(wù)器上運(yùn)行的linux 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的工作，現(xiàn)在，嵌入式計(jì)算領(lǐng)域也開(kāi)始了這一工作。嵌入式linux 標(biāo)準(zhǔn)吸引了“l(fā)inux 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)”以及unix 組織中有益的元素。2.5.2 嵌入式linux在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)雖然大多數(shù) linux 系統(tǒng)運(yùn)行在

45、pc 平臺(tái)上，但 linux 也是嵌入式系統(tǒng)的可靠主力。linux 的安裝和管理比 unix 更加簡(jiǎn)單靈活，這對(duì)于那些 unix 專(zhuān)家們來(lái)說(shuō)又是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)?linux 中有許多命令和編程接口同傳統(tǒng)的 unix 一樣。但是對(duì)于習(xí)慣于windows 操作系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō),需要記憶大量的命令行參數(shù)卻是一個(gè)缺點(diǎn)。隨著linux 社團(tuán)的不斷努力，linux 的人機(jī)界面開(kāi)發(fā)環(huán)境正在不斷完善。典型的linux 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)打包，在擁有硬盤(pán)和大容量?jī)?nèi)存的 pc 機(jī)上運(yùn)行，嵌入式系統(tǒng)不需要這么高的配置。一個(gè)功能完備的 linux 內(nèi)核要求大約 1 mb 內(nèi)存。而 linux 微內(nèi)核只占用其中很小一部分內(nèi)存，包括虛擬

46、內(nèi)存和所有核心的操作系統(tǒng)功能在內(nèi)，只需占用系統(tǒng)約100 k 內(nèi)存。只要有 500 k 的內(nèi)存，一個(gè)有網(wǎng)絡(luò)棧和基本實(shí)用程序的完全的 linux系統(tǒng)就可以在一臺(tái) 8 位總線(xiàn)（sx）的 intel 386 微處理器上運(yùn)行的很好了。由于內(nèi)存要求常常是需要的應(yīng)用所決定的，比如 web 服務(wù)器或者 snmp 代理，linux 系統(tǒng)甚至可以?xún)H使用 256 kb rom 和 512 kb ram 進(jìn)行工作。因此它是一個(gè)瞄準(zhǔn)嵌入式市場(chǎng)的輕量級(jí)操作系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比（rtos），采用象嵌入式 linux 這樣的開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)的另外一個(gè)好處是 linux 開(kāi)發(fā)團(tuán)體看來(lái)會(huì)比 rtos 的供應(yīng)商更快地支

47、持新的 ip 協(xié)議和其它協(xié)議。例如，用于 linux 的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要比用于商業(yè)操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序多，如網(wǎng)絡(luò)接口卡（nic）驅(qū)動(dòng)程序以及并口和串口驅(qū)動(dòng)程序。核心 linux 操作系統(tǒng)本身的微內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單。網(wǎng)絡(luò)和文件系統(tǒng)以模塊形式置于微內(nèi)核的上層。驅(qū)動(dòng)程序和其它部件可在運(yùn)行時(shí)作為可加載模塊編譯到或者是添加到內(nèi)核。這為構(gòu)造定制的可嵌入系統(tǒng)提供了高度模塊化的構(gòu)件方法。而在典型情況下該系統(tǒng)需結(jié)合定制的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序以提供附加功能。嵌入式系統(tǒng)也常常要求通用的功能，為了避免重復(fù)勞動(dòng)，這些功能的實(shí)現(xiàn)運(yùn)用了許多現(xiàn)成的程序和驅(qū)動(dòng)程序，它們可以用于公共外設(shè)和應(yīng)用。linux 可以在外設(shè)范圍廣泛的多

48、數(shù)微處理器上運(yùn)行，并早已經(jīng)有了現(xiàn)成的應(yīng)用庫(kù)。linux 用于嵌入式的因特網(wǎng)設(shè)備也是很合適的，原因是它支持多處理器系統(tǒng)，該特性使 linux 具有了伸縮性。因而設(shè)計(jì)人員可以選擇在雙處理器系統(tǒng)上運(yùn)行實(shí)時(shí)應(yīng)用，提高整體的處理能力。例如，您可以在一個(gè)處理器運(yùn)行 gui，同時(shí)在另一個(gè)處理器上運(yùn)行 linux 系統(tǒng)。在嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行 linux 的一個(gè)缺點(diǎn)是 linux 體系提供實(shí)時(shí)性能需要添加實(shí)時(shí)軟件模塊。而這些模塊運(yùn)行的內(nèi)核空間正是操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度策略、硬件中斷異常和執(zhí)行程序的部分。由于這些實(shí)時(shí)軟件模塊是在內(nèi)核空間運(yùn)行的，因此代碼錯(cuò)誤可能會(huì)破壞操作系統(tǒng)從而影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，這對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用將是一個(gè)

49、非常嚴(yán)重的弱點(diǎn)。已經(jīng)有許多嵌入式 linux 系統(tǒng)的示例；可以有把握地說(shuō)，某種形式的 linux 能在幾乎任一臺(tái)執(zhí)行代碼的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。2.5.3 嵌入式linux 開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介 linux 價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大，可以運(yùn)行在x86，alpha,sparemips,ppc,motorola,nec,arm等硬件平臺(tái)上，而且開(kāi)放源代碼，可以定制。我們所介紹的硬件平臺(tái)是基于arm體系結(jié)構(gòu)，由北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開(kāi)發(fā)的up-magic 開(kāi)發(fā)板，該認(rèn)證板采用samsung s3c2410嵌入式微處理器，可運(yùn)行l(wèi)inux 2.4.x 和linux 2.6.x 內(nèi)核，支持qt/e、minigui 等嵌入式

50、圖形界面。既適合作為計(jì)算機(jī)、軟件等專(zhuān)業(yè)，又適合廣大從事pmp、pda、智能手機(jī)的廠商和科研單位作為參考設(shè)計(jì)。3.arm920t 結(jié)構(gòu)芯片三星s3c2410x 開(kāi)發(fā)板介紹arm920t 結(jié)構(gòu)芯片三星s3c2410x 開(kāi)發(fā)板是核心板，它將s3c2410芯片內(nèi)主要的資源都做了擴(kuò)展，具體包含1個(gè)rsr232串口，兩個(gè)總線(xiàn)擴(kuò)展接口（地址總線(xiàn)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)），一個(gè)全功能擴(kuò)展口和iis、i2c、spi、a/d、gpio、外部中斷、串口2等外部接口，主要作為接口板來(lái)使用，使用時(shí)只需要按照芯片的類(lèi)型將相應(yīng)的器件連接即可運(yùn)行軟件使用。3.1 s3c2410 芯片介紹s3c2410x 芯片集成了大量的功能單元，包括：內(nèi)

51、部1.8v，存儲(chǔ)器3.3v，外部io 3.3v，16kb 數(shù)據(jù)cach，16kb 指令cach，mmu；內(nèi)置外部存儲(chǔ)器控制器（sdram 控制和芯片選擇邏輯）；lcd 控制器（最高4k 色 stn 和256k 彩色tft），一個(gè)lcd 專(zhuān)用dma；4 路帶外部請(qǐng)求線(xiàn)的dma；三個(gè)通用異步串行端口（irda1.0, 16-byte tx fifo, and 16-byte rx fifo）,2 通道spi；一個(gè)多主iic 總線(xiàn)，一個(gè)iis 總線(xiàn)控制器；sd 主接口版本1.0 和多媒體卡協(xié)議版本2.11 兼容；2 個(gè)usb host ，一個(gè)usb device（ver1.1）；4 個(gè)pwm 定時(shí)器

52、和一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器；看門(mén)狗定時(shí)器；117 個(gè)通用io；24 個(gè)外部中斷；電源控制模式：標(biāo)準(zhǔn)、慢速、休眠、掉電；8 通道10 位adc 和觸摸屏接口；帶日歷功能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘；芯片內(nèi)置pll；設(shè)計(jì)用于手持設(shè)備和通用嵌入式系統(tǒng)；1632 位risc 體系結(jié)構(gòu)，使用arm920t cpu 核的強(qiáng)大指令集；arm 帶mmu 的先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)支持wince、epoc32、linux；指令緩存（cache）、數(shù)據(jù)緩存、寫(xiě)緩沖和物理地址tag ram，減小了對(duì)主存儲(chǔ)器帶寬和性能的影響；arm920t cpu 核支持 arm 調(diào)試的體系結(jié)構(gòu)；內(nèi)部先進(jìn)的位控制器總線(xiàn)(amba2.0, ahb/apb)其結(jié)構(gòu)圖如圖1

53、所示：圖 1 s3c2410x 芯片3.2 芯片系統(tǒng)管理小端大端支持；地址空間：每個(gè)bank128mb（全部1g 字節(jié)）；每個(gè)bank 可編程為8/16/32 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)；bank 0 到bank 6 為固定起始地址；bank 7 可編程bank 起始地址和大??；一共8 個(gè)存儲(chǔ)器bank；6 個(gè)存儲(chǔ)器bank 用于rom, sram 和其他；2 個(gè)存儲(chǔ)器bank 用于rom, sram 和同步dram；每個(gè)存儲(chǔ)器bank 可編程存取周期；支持等待信號(hào)用以擴(kuò)展總線(xiàn)周期；支持sdram 掉電模式下的自刷新；支持不同類(lèi)型的rom 用于啟動(dòng)nor/nand flash, eeprom 和其他。3.3 直流電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是基于arm920t 結(jié)構(gòu)芯片三星s3c2410x 開(kāi)發(fā)板驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)?；救蝿?wù)是用s3c2410x芯片控制對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行精確的速度控制。直流電機(jī)作為該系統(tǒng)的被控對(duì)象并不是研究的重點(diǎn)，需要了解直流電機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用。3.3.1 直流電機(jī)特點(diǎn)直流電機(jī)的最大特點(diǎn)是沒(méi)有換向器（曾稱(chēng)整流子）和電刷組成的機(jī)械接觸機(jī)構(gòu)。它通常采用永磁體為轉(zhuǎn)子，沒(méi)有激磁損耗，同時(shí)發(fā)熱的電樞繞組又通常安裝在外面的定子上。因此，直流電機(jī)沒(méi)有換向火花，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便。此外，其轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制