基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计.doc

.合肥工业大学硕士学位论文基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计姓名：陈文博申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：王华强20071201.基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计摘 要温度的测量和控制在工业生产中有广泛的应用，尤其在石油、化工、电力、冶金等工业领域中，对温度的测量和监控是非常重要的一个环节，温度参数是工业控制中的一项重要的指标。本文主要研究了基于ARM9架构的嵌入式Linux系统在工业领域中各种炉温控制场合中的应用。目前控制方案主要是采用传统的PLC和单片机进行控制。PLC主要是针对单项工程或者重复数极少的项目，灵活性相对不足，并且体积大，成本相对较高；而单片机主要用于小型设备的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特点，但可移植性较差。为了适应信息产业的发展，新技术革新以及产业的专业化现代化的发展，本文针对PLC和单片机控制的优缺点和应用场合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Limtx操作系统相结合的嵌入式温度控制系统，具有系统扩展性强、可靠性高、响应速度快、体积小等特点，为用户提供了一种新型的控制方案。本文首先论述了嵌入式操作系统的组成，接着设计了温度控制系统的硬件系统，主要包括CPU模块、模拟电路模块、存储模块和通信模块四个部分；在对温度控制系统的软件部分的设计中，主要是针对Boot-Loader的移植、Linux内核移植、根文件系统的定制、驱动程序的编写和应用程序的编写五部分进行设计。系统功能主要是循环采集AD通道数据，上传AD数据到服务器，接收服务器下发的控制数据包，记录日志等。通过在线运行测试，该系统稳定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生产成本和工人的劳动强度，为安全生产提供保证。关键词：ARM，Linux，嵌入式系统，温度控制系统The design of the embedded temperature control systembased onARMAbstractIts a broad application tO measuIand control temperature in the industryproductionEspecially in some industry,such as oil，chemistry,electric power,metallurgy,itS a very important tache to measllre and control temperature，temperature parameter is all important index in industry control situationThe paper mainly researches the application in kinds of temperature controlsituations in the industry field based on ARM9 construct andembedded Linux systemPresently the control projects normally are PLC and SCMPLC normally aims atsingle project or small repetition project，lacks in agility and volume，the cost ishigher comparatively；SCM is mainly used in the minitype equipment，the cost andthe power isOWer，the efficiency is higher,but it is hard to transplantIn order toadapt to the improvement of information industry,the paper focuses on strongpointa，weakpoints and applied fields of PLC and SCM，and puts forward to adopt ARM9embedded micro controller and Linux operation system to control the temperatureIthas a good expansibility,dependability,fast response speed，small volume，offers anew type control project to usersFirstly the paper discusses the composing of the embedded operation system,then designs the hardware system of temperature control system which mainlyconsists of CPU module，analog circuit modde，storage module and communicationmodule；In the design of software system，we aim at the transplant ofBoot-loader,thetransplant of Linux kernel，the tailor of root file system，the programming of dfiversandapplicationsThe functions of system mainly are circularly sampling the data from the ADchannels，uploading the data to the server,and receiving the control data packagefrom the server and record logsThroug1 the online test,we conclude that,the systemis steady,has good sampling andcontrol effectIt Can be good for reducing the cost ofproduction and labour intensity,and guarantees the safe productionKey words：ARM，Linux，embedded system，temperature control system插图清单图2I系统整体框图 5图3。1 ARM920T系统结构图 8图32ARM状态下的寄存器组织 11图33外部存储器映射空间结构图 12图3-4静态存储控制器 一 13图3-5 74HCl38连接图 。14图3-6 74HC574锁存器连接图 15图37多路开关DG506及输出电路 15圈3-8 ADS7842连接图 16图3-9 DAC712连接图 16图310 74LvCHl62245连接图 17图31 1 Nor Flash存储器连接图 18图312 SDRAM片1存储器连接图 19图313 SDRAM片2存储器连接图 19图314 NandFlash电路及74HC245锁存器连接图 20图315串行通信电路连接图 21图3 16 JTAG接口电路 22图3 16 DM9161电路连接图 22图41内部存储器映射 25图42 Uboot启动信息 28图43内核配置界面 29图4-4 Busybox配置界面 32图45添加模块自启动修改图 43