嵌入式开发之路.doc

（1） 掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理 （2） 必须掌握一个嵌入式操作系统 （3） 必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。1） 嵌入式微处理器结构与应用：这是一门嵌入式硬件基础课程，我院用这门课取代了传统的“微机原理与接口”课程uClinux就很实用。况且熟悉了Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux应用软件，对加深操作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。以下几个方面的人特别难找，一是能将Linux移植到某个新型号的开发版上；二是能写Linux驱动程序的人；三是熟悉Linux内核裁减和优化的人。我院在该嵌入式Linux方面的课程系列是：本科生操作系统必修课，然后是Linux程序设计选修课，最后是嵌入式Linux系统选修课。我院在Linux方面目前已有较强力量，魏老师和张老师熟悉Linux开发，金老师和唐老师熟悉Linux系统管理。第三类、 WindowsCE嵌入式操作系统：学过Windows程序设计课程的同学都不会有多大难度，这也是WinCE容易被人们接受的原因，开发环境方便快速，微软的强大技术支持，WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。我院可能是全国高校中唯一一家开设专门的Windows CE嵌入式操作系统课程的学校，这主要是基于以下原因：我院本身前面便有Windows程序设计课程，同学学过VC+后再学WinCE,非常方便自然，总结关于嵌入式操作系统类课程，若您觉得自己功底较深且能钻研下去，则可去学嵌入式Linux；若您觉得自己VC+功底较好且想短平快地学嵌入式开发，则我院的WinCE课程是最好的选择。(3) 嵌入式开发的其它相关软件课程 搞嵌入式若能熟悉嵌入式应用的一些主要领域，这样的人更受企业欢迎。主要的相关领域包括： A、数字图像压缩技术：这是嵌入式最重要最热门的应用领域之一，主要是应掌握MPEG编解码算法和技术，如DVD、MP3、PDA、高精电视、机顶盒等都涉及MPEG高速解码问题。为此，我院已预订了一位能开设数字图像处理课程的博士。 B、通信协议及编程技术：这包括传统的TCP/IP协议和热门的无线通信协议。首先，大多数嵌入式设备都要连入局域网或Internet，所以首先应掌握TCP/IP协议及其编程，这是需首要掌握的基本技术；其次，无线通信是目前的大趋势，所以掌握无线通信协议及编程也是是很重要的。无结通信协议包括无线局域网通信协议802.11系列，Bluetooth，以及移动通信（如GPRS、GSM、CDMA等）。 C、网络与信息安全技术：如加密技术，数字证书CA等。我院有这方面的选修课。 D、DSP技术：DSP是Digital Signal Process数字信号处理的意思，DSP处理器通过硬件实现数字信号处理算法，如高速数据采集、压缩、解压缩、通信等。数字信号处理是电子、通信等硬件专业的课程，对于搞软件的人若能了解一下最好。目前DSP人才较缺。如果有信号与系统、数字信号处理等课程基础，对于学习MPEG编解码原理会有很大帮助。（4）嵌入式开发的相关硬件基础 对于软件工程专业的学生，从事嵌入式软件开发，像数字电路、计算机组成原理、嵌入式微处理器结构等硬件课程是较重要的。另外，汇编语言、C/C+、数据结构和算法、特别是操作系统等软件基础课也是十分重要的。我们的主要目地是能看懂硬件工作原理，但重点应是在嵌入式软件，特别操作系统级软件，那将是我们的优势。 较好的模拟电路和单片机基础，学嵌入式非常合适。嵌入式本身就是从单片机发展过来的，只是单片机不带OS，另外，为追求更高速的信号处理速度，现在在一些速度要求较高的场合，有不少公司是将一些DSP算法，如MPEG压缩解压缩算法等用硬件来实现，这就涉及到HDL数字电路设计技术及其FPGA/IP核实现技术，这方面的人目前市场上也很缺。十一开发流程这里是我的开发流程1设计原理图（含WIGGLER的JTAG访真器）2设计PCB（含WIGGLER的JTAG访真器）3制版4焊接电压，确定电压没问题5焊接44B0+JTAG电路+WIGGLER的JTAG访真器+周边电路，用BANYANT+仿真器连接，BANYANT提示错误，但可以显示44B0编号，好象是0X0F0F0F0F只类的，说明44B0没问题6焊接晶体+RAM+ROM+周边电路，用BANYANT+仿真器连接，可以显示正确的44B0了7用BANYANT+仿真器连接，开AXD，在命令行窗口操作RAM，看可不可以修改，可以的话（用内存窗口看RAM地址）RAM就没问题可以用这个命令“setmem0xc000000,0xffffffff,32”我的RAM挂在BANK6上所以地址是0XC000000，你要是改了就也得改。8用我写的自己写了个C工程模板又写了个使用说明里的方法调试程序吧，写个简单的，我当时写个LED闪烁的。看好使不。9把程序按照FLASH烧写总结里的烧到FLASH里，测试一下10按照UBOOT移植操作移植UBOOT11按照UCLINUX下载简单说明下个UCLINUX12看看驱动开发的方法，自己写个驱动看看13还有很多事东西着你玩呵呵/国外设计./epc/prod_SBC.htm清华的快速PCB制版系统论文之家查找已有论文题目基于ARM处理器的高速总线控制系统设计发布: 2008-5-01 08:34 | 作者: 杨秀 | 来源: 微计算机信息 | 查看: 44次摘要: 现场总线技术、嵌入式系统技术及Ethernet网络技术的飞速发展，使得工业对于现场总线控制器的要求越来越高，几种技术的结合是现代工业发展的一大趋势，也是工业执行实现智能化、网络化、远程控制化的客观要求。本课题涉及的主要内容有：Profibus-DP智能化从站的硬件选型，嵌入式系统的设计和控制算法的研究。关键字: ARM, 现场总线, 控制系统1 引言目前,国内外针对嵌入式总线控制器的研究日渐兴起,不过它们多是针对特定的应用领域,比如环境监测、网络通信、医疗电子、视频电话等,不具备工业现场控制器的通用性。嵌入式总线控制器应该具备如下特点:集成输入输出I/O点,能够实现现场控制;集成显示和操作模块,能够实现现场状态显示以及人机操作功能;具有多种网络接口,可以和周围设备互联组成控制网络;具有低成本的Ethernet的接口,能够实现远程监测和控制功能;控制系统稳定可靠,可以实现网络冗余控制;集成嵌入式操作系统,支持多任务调度等。因此,研究基于嵌入式系统和控制网络技术的嵌入式总线控制器是当前控制系统的一个发展趋势。本文把现场总线技术与嵌入式技术有机的结合起来,研制出一种新型的高速现场总线控制器,使其具有更好的性能,以达到更优的控制效果。2 控制器的硬件结构现场总线是工业控制系统的新型通讯标准,是基于现场总线的低成本自动化系统技术。现场总线技术的采用将带来工业控制系统技术的革命。采用现场总线技术可以促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化,符合工业控制系统领域的技术发展趋势。现场总线控制系统的特点是将控制完全分散,它对于工业控制器有新的要求,这主要体现在以下两个方面:1. 实现现场一级的控制。 2. 具有一定的智能。本文所研究的现场总线控制系统的结构图如图1所示。图1总线控制系统结构图现场总线是现场设备之间、现场设备与计算机之间通讯的桥梁。由于它能满足过程控制和制造业自动化的需要,因而已成为工业数据网络中最为活跃的部分。本文选用应用十分广泛的PROFIBUS现场总线作为总线控制系统的过程控制网络。2.1 Profibus-DP智能化从站设计PROFIBUS是一个开放的标准体系,对于国内的工控产品只要提供PROFIBUS接口和描述产品特性的GSD(设备数据库文件)就可以加人任何PROFIBUS网络。PROFIBUS-DP智能从站采用ARM单片机作为中央处理器,DP接口芯片采用西门子带有微处理器的专用芯片SPC3。ARM微处理器负责将现场采集的信号进行处理、分析和分类,然后通过SPC3传送到PROFIBUS-DP总线上去,同时监测SPC3,接收DP主站传送过来的指令和数据,并进行相应的操作。ROFIBUS-DP智能从站结构图如图2所示。图2 PROFIBUS-DP智能从站的结构图PROFIBUS-DP总线速度快、可靠性高、开放性好、抗干扰能力强,提高了生产效率和管理水平,将PROFIBUS-DP智能从站应用于现场总线控制系统中能够实现控制的智能化、网络化。2.2 ARM系列微处理器图3 SPC3与RS485的接口电路图现场总线控制器包括数据采集、前向通道、A/D、D/A转换,与上位机通信等部分。它起到了现场总线与现场仪表之间的桥梁作用。CPU是总线控制器中最重要的资源,它的选择至关重要。本文选用嵌入式uClinux为操作系统,该系统不支持内存管理功能,所以,在选择系统硬件时,应选择支持嵌入式系统而不支持MMU的CPU,因此,应选择经济的ARM7TDMI的S3C44B0。微程序控制器(micro sequencer)控制整个SPC3的工作过程。SPC3内部集成了完整的DP协议,其内部的1.5K的双口RAM作为与软件/程序的接口。整个RAM被分为192段,每段8字节。通过中断控制器通知处理器各种中断信息和错误事件,中断控制器最多可存储16个中断事件。中断事件传送到共同的中断输出,中断控制器不提供优先级和中断矢量,通过屏蔽寄存器使能,由响应寄存器响应。SPC3有一个共同的中断输出,可以通过读取中断寄存器来判断中断源的性质。SPC3内部集成了一个看门狗,如果应用处理器有故障,则禁止PROFIBUS-DP通信,因而不影响外部设备。在UART中,SPC3能自动调整波特率,总线定时器直接控制串行总线的时序。SPC3极大地减轻了开发人员的工作量。SPC3与RS485的接口电路如图3所示。2.3远程监控总线控制系统的PLC控制器采用SEIMENS S7-400系列的414-2DP,PLC控制器实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便,组成系统灵活自如,用户友好性强,操作简单,随着应用的扩大,系统扩展无任何问题。该控制器作为Profibus-Dp现场总线的主站,决定总线的数据通信,对从站现场采集到的数据信息进行监视和记录。在总线控制系统中接入西门子工业以太网模块CP443-1,用于将SIMATICS7-400连接到工业以太网,以进行站间通讯和监控系统的通讯。CP443-1基于TCP/IP协议,通过自带的微处理器,独立的处理工业以太网上的数据通讯,支持ISO、TCP/IP和UDP的多协议运行。CP443-1拥有一个预设的唯一IP地址,可通过网络直接投入运行。CP443-1可以通过工业以太网直接调试,不需要现场PG,而且通过CP443-1自带的微处理器,可以减轻CPU的通讯任务,并可建立附加的连接。总线控制系统接入以太网后,PC机可以通过以太网直接对PLC进行编程和监控,无须工作人员到现场进行控制,这样就实现了远程监控。3 模糊自整定PID控制算法的研究PID控制由于具有直观、简易、鲁棒性好等优点,成为工业过程控制中最为常用的控制方式。PID控制作为一种实用控制算法,被广泛应用于过程控制和运动控制中,尤其适用于可建立精确模型的确定性系统。然而,实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定性,难以建立精确的数学模型,应用常规的PID控制器不能达到理想的控制效果,而且在实际生产现场中,由于受到参数整定方法复杂的困扰,常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳,对运行工况的适应性很差。因而限制了其应用的广泛性。由于操作者经验不易精确描述,控制进程中各种信号量以及评价指标不易定量表示,模糊理论是解决这一问题的有效途径,所以人们运用模糊数学的基本理论和方法,把规则的条件、操作用模糊集表示,并把这些模糊控制规则以及有关信息(如评价指标、初始PID参数等)作为知识存入计算机知识库中,然后计算机根据控制系统的实际响应情况(即专家系统的输入条件),运用模糊推理,即可自动实现对PID参数的最佳调整,这就是模糊自适应PID控制。自适应模糊PID控制器以误差e和误差变化ec作为输入,可以满足不同时刻的e和ec对PID参数自整定的要求。利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改,便构成了自适应模糊PID控制器,其结构如图4所示。图4自适应模糊PID控制器结构4 嵌入式系统的设计Linux是一种很受欢迎的类UNIX操作系统,它免费并开放源代码,在个人计算机、服务器领域应用广泛。更重要的是,Linux采取模块化设计,实际应用中可以实现定制,因此,Linux也适合于嵌入式领域。uClinux正是Linux的一个嵌入式版本,主要是针对嵌入式应用的特点作了较大的简化和修改,因而特别适用于嵌入式应用。uClinux以其优异的性能、免费开放的代码等优点,博得众多嵌入式开发者的青睐。和过去基于简单RTOS甚至没有使用任何操作系统的嵌入式程序设计相比,基于Linux这样成熟的、高效的、健壮的、可靠的、模块化的、易于配置的操作系统来开发自己的应用程序,无疑能进一步提高效率,并具有很好的可移植性。对于一个实际的嵌入式产品而言,所