基于ARM的嵌入式RIFD读写器设计.

第一篇：基于ARM的嵌入式RIFD读写器设计.

基于ARM的嵌入式RIFD读写器设计

基于ARM的嵌入式RIFD读写器设计

类别：汽车电子

摘要：RFID(Radio Frequency Identification)系统是高效的信息识别、采集系统。本文选用射频芯片S6700,控制模块用的是S3C44B0X作为微处理器,从硬件电路的设计和软件设计两个方面来阐述了嵌入式的RFID读写器的设计方案。

引言

RFID 利用了电磁波空间耦合、传播进行通信，以达到自动识别被标识对象，获取对象信息的目的。同其他一些识别技术相比，射频识别技术具有高效快捷、非接触、无污染、识别率高等突出优点。识别过程无需人工干预，可在恶劣环境下工作，能够应用到很多行业。

1.RIFD 读写器的硬件总体设计

图 1 读写器的硬件总体设计

RFID 系统主要由射频卡、读写器以及计算机系统组成。系统的工作原理如下：读写器通过天线发送出 13.56MHz 的射频信号，当射频卡进入读写器工作场时，天线产生感应电流，从而射频卡获得能量被激活并向读写器发送出自身编码等信息，读写器接收到来自射频卡的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后发送至 PC 机进行处理，PC 机根据逻辑运算判断该射频卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号，射频卡的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或其他操作。

2.硬件选型

在整个系统中，RFID 收发模块的功能是当接收到来自射频卡的载波信号时，对该信号进行解调和解码，并且将信息进行编码和调制后发送到射频卡中，要实现上述功能就需要一款内部封装有发送调制器和接收调制器的射频芯片，选用了射频芯片 S6700。S6700 芯片的时序是通过控制产生的，因此选用了单片机P89C58，利用它的 I/O 口进行控制。因为系统中使用的射频卡是疏耦合 IC卡，所以它与 S6700 芯片之间的协议标准采用了 ISO 15693，C 语言进行编程。

3.RFID 收发模块硬件电路设计

RFID 收发模块的主芯片是 TI 公司的射频芯片 S6700，该芯片的通信接口主要使用三条线：SCLOCK、DIN 和 DOUT。除了通信线外，还有一条 M_ERR 线，用来表征通信是否正常；应用电路如图2 所示：

图 2 RFID 收发模块硬件电路

S6700 的 SCLOCK、DIN、DOUT 分别由 P89C58 的 P1.3、P1.5 和 P1.6 进行控制，由于单片机 P89C52 应用比较广泛。R2 为调制深度选择电阻，当 R2 为 12 欧姆时，调制深度为 10%；当 R2 为 18 欧姆时，调制深度为 20%。SCLOCK 为双向时钟线，分别由单片机 P89C58 和 S6700芯片在不同的情况下进行控制：发送数据时由 P89C58 控制，接收数据时由 S6700 控制。在收发数据时，每个数据位在 SCLOCK 的上升沿被锁存，当 SCLOCK 为高时，数据位必须固定且保持不变，只有当 SCLOCK 为低时，传送的数据才能被改变；DIN 为数据输入线，S6700 芯片通过该线接收来自 P89C58 的命令和数据；DOUT 为数据输出线，S6700 芯片通过该线将回应数据发送给P89C58，同时该线还可用于监测S6700 芯片内部数据缓冲区的情况。M_ERR 线用来表征在同时读多张卡时数据的冲突情况。该线由于内部下拉，平时为低电平，一旦发生多卡冲突，此线会升为高电平。在每一次通信过程中，远端控制器必须通过发送命令来实现任务，典型命令格式为：起始位 S1、位命令字、传输数据和结束位ES1。

4．嵌入式控制模块硬件电路设计

S3C44B0X 微处理器是低功耗的，采用了应用于实时环境的 ARM7TDMI 32 位核，所以选为控制模块的主芯片，负责完成 PC 机和 RFID 读写器之间数据的传送和控制。

4.1 晶振电路

晶振电路用于向 CPU 及其他电路提供工作时钟。S3C44B0X 芯片通过管脚OM[3：2]确定选择何种时钟源，在本系统中，将两个管脚下拉，选择晶体时钟模式，选用该模式时，外部采用 10MHz的晶振，可以利用公式设计出各种所需的输出频率，也就是说时钟频率可以通过软件进行设定，公式如下：

Fpllo=(m×Fin)⁄(p×2s)其中设置 m=0x48，p=0x03，s=0x02，这样就可以得到 40MHz 的输出频率，满足系统的要求。

4.2 电源电路

在该系统中，需要使用 2.5V 和 3.3V 的直流稳压电源，其中 S3C44B0X 的内核需 2.5V 电源，S3C44B0X 的 I/O 口和其它部分电路需要 3.3V 电源。为简化系统电源电路的设计，要求整个系统的输入电压为高质量的 5V 的直流稳压电源，这样就需要用 DC-DC 转换器来完成

5V~2.5V、5V~3.3V 的转换，在该系统电路中选用了 BayLinear 公司的 B1117 电压转换芯片系列：B1117-2.5和B1117-3.3，器件输出电流为 1.0A。系统电源电路如图4 所示。

图 3 系统电源电路图

4.3 SDRAM 接口电路

在本系统中，采用了 HY57V641620 SDRAM 芯片，存储容量为 4 组×16M 位（8M 字节），工作电压为 3.3V，支持自动刷新和自刷新，16 位数据宽度。该芯片是通过行、列地址来定义存储器地址空间的，A11-A0 是列地址，A7-A0 是行地址，芯片管脚 BA0、BA1 用于片内 4 个存储器组的选择，将它与 ADDR21 和ADDR22 相连，利用地址高端进行相应的选择。

在本系统中，采用该 JTAG 接口对程序进行调试和下载。标准的 JTAG 接口是 4 线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。读写器的软件设计

根据 RFID 读写器的需要，移植了UC/OS-Ⅱ。嵌入式系统通信程序循环发送命令，检测是否有卡待读，如果接收到从 RFID 模块传来的卡号信息，则将卡号从信息中提取出来发送至 PC 机上的应用程序，由应用程序对它进行辨识。无论是与 RFID 模块的通信还是与 PC 机的通信，都采用了串口通信方式，所以首先应对串口进行设置。

当嵌入式控制程序向 RFID 模块发送完读卡的相关命令后，就需要等待接收传回的卡号数据信息，由于系统串口采用的是查询方式，一旦发送端存在数据遗失，一直未能有数据传送回来，则程序将进入死循环，所以在程序中设计了自动终止功能。在系统设计中该部分子内容只接收来自 RFID模块的数据，故只考虑串口2。

读卡程序如下：

char recv_rfid(){ char lm;int m,l;if(whichUart==1)/⁄串口 2，接收从 RFID 模块传来的数据

{ wh: for(;(!(rUTRSTAT1 & 0x1));){ m=m+1;/⁄等待的同时对变量 m 计数

if(m==500)/⁄判断 m 是否已累计到 500 还未接收到有效数据

{err_flag=1;/⁄若是，则将标志 err_flag 置 1 goto wh1;/⁄跳转到标记为 wh1 的程序处

}} lm=RdURXH1();/⁄若接收到有效数据，则将串口数据赋给变量 lm return(lm);/⁄返回 lm 的值

} wh1: l=0;/⁄标记 wh1 处程序，实为跳出子程序

} 写卡的过程只需要将从应用程序处获取持卡人的相关信息然后发送至RFID 收发模块，由 RFID模块写入射频卡中，因为要验证写入信息是否正确，所以该程序还需要实现读取射频卡中的信息并返回给应用程序，由应用程序来判断写入信息的正误。持卡人的相关信息包括姓名、性别、年龄、工作单位、身份证号、发卡日期和发卡时间。结束语

本文创新点：基于 S6700 的嵌入式的RIFD 读写器具有成本低廉，稳定性好等特点，完全支持ISO⁄IEC15693 协议的全部命令，并且实现了同时识别，若设计出功率放大器，读写距离可以达到 1m左右，可满足门禁、校园一卡通等非高速识别应用场合的需要，在低成本应用领域有较广阔的应用空间。

第二篇：实习总结-嵌入式ARM

实训总结

班级 卓越1301姓名***

通过这段时间的学习使我学到了很多知识，并且了解到ARM的应用以及对开发板的应用，为以后的学习奠定了一定的基础。

嵌入式系统一般定义为以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统这是从技术角度。从系统角度上是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。

广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片机和DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简洁高效的特点。但由于他们没有操作系统，管理系统硬件核软件的能力有限，在实现复杂多任务功能时，往往困难重重，甚至无法实现。从狭义上讲，我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己操作系统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。

嵌入式的应用也比较广泛涉及军事国防、工业控制、消费电子和网络。在家用方面更是数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。

在ARM指令集中了解到ARM的寻址方式以及它的的特性，具有高效、快速的特点，还有Thumb指令集具有灵活、小巧的特点。

在这次实训中做了两个项目，一个是LED灯，实现LED灯的点亮是比较简单的，通过查找手册可以很快的了解到要使用的寄存器和方法，另一个项目是DS18B20这个比较复杂，除了要掌握对寄存器的使用，还要对了解对串口的初始化，读写字节等等。

感谢这次实训，通过这次的实训项目，使我大体了解制作项目的步骤，了解了嵌入式技术的掌握是需要一个过程的。实事求是的说，嵌入式技术的全面掌握是有相当难度的，通过积累和动手总会有收获的，从实验中也明白了一个大的项目并不是一个人可以完成的，团队协作很重要。

姓名：***

年级：卓越1301

2014-7-5

第三篇：嵌入式系统ARM实验报告

南京邮电大学通信与信息工程学院

实验报告

实验名称：实验一基于ADS开发环境的设计

实验二嵌入式Linux交叉开发环境的建立 实验三嵌入式Linux环境下的程序设计

课程名称嵌入式系统B

班级学号B13010711 姓名马俊民

开课时间 2015/2016学年第1学期

实验一基于ADS开发环境的程序设计

一、实验目的

1、学习ADS开发环境的使用；

2、学习和掌握ADS环境下的汇编语言及C语言程序设计；

3、学习和掌握汇编语言及C语言的混合编程方法。

二、实验内容

1、编写和调试汇编语言程序；

2、编写和调试C语言程序；

3、编写和调试汇编语言及C语言的混合程序；

4、编写程序测试多寄存器传送指令的用法。

三、实验原理

ADS全称为ARM Developer Suite，是ARM公司推出的新一代ARM集成开发工具。现在常用的ADS版本是ADS1.2，它取代了早期的ADS1.1和ADS1.0。

ADS用于无操作系统的ARM系统开发，是对裸机（可理解成一个高级单片机）的开发。ADS具有极佳的测试环境和良好的侦错功能，它可使硬件开发工作者更深入地从底层去理解ARM处理器的工作原理和操作方法，为日后自行设计打基础，为BootLoader的编写和调试打基础。

1.ADS软件的组成

ADS由命令行开发工具、ARM运行时库、GUI开发环境（CodeWarrior和AXD）、实用程序、支持软件等组成。

2.GUI开发环境

ADS GUI开发环境包含CodeWarrior和AXD两种，其中Code Warrior是集成开发工具，而AXD是调试工具。

使用汇编语言进行编程简单、方便，适用于初始化硬件代码、启动代码等。汇编语言具有一些相同的基本特征：

1.一条指令一行。

2.使用标号（label）给内存单元提供名称，从第一列开始书写。3.指令必须从第二列或能区分标号的地方开始书写。4.注释必须跟在指定的注释字符后面，一直书写到行尾。

在ARM汇编程序中，每个段必须以AREA作为段的开始，以碰到下一个AREA作为该段的结束，段名必须唯一。程序的开始和结束需以ENTRY和END来标识。嵌入式C语言设计是利用基本的C语言知识，面向嵌入式工程实际应用进行程序设计。为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。

四、实验过程与关键代码分析

1.创建项目工程

在File菜单中选择New命令，打开一个新建工程对话框。在Project选项卡下，选择ARM Executable Image, 然后在Project name文本框里输入项目名称，点击确定。弹出工程窗口。

选择File菜单中的New命令，选择File标签页，在File name文本框中输入要创建的文件名。汇编程序以.s结尾，c程序以.c结尾。在Location文本框中指定文件的存放位置，选中Add to Project，在Targets中选中DebugRel，单击确定关闭窗口。

2.用汇编语言设计程序实现10的阶乘

AREA EXAMPLE, CODE, READONLY ENTRY start MOV R0, #10 MOV R1, #1 LOOP MUL R0, R0, R1 SUB R0, R0, 1 CMP R0, #1 BHI LOOP END 在这个程序中，我们首先对R0和R1赋值，将R0作为一个变量，而R1作为一个存贮阶乘值的寄存器。在每进行一次乘法之后，将R0减1。同时在做完减法后进行判断，如果此时R0大于1，则返回继续乘法，否则结束程序，输出结果。

3.用调用子程序的方法实现1!+2!+3!+„+10!，代码如下： asmp.s

AREA JC, CODE, READONLY

EXPORT JCP

ENTRY JCP

ADD R3, R0, #1

MOV R2, #1

MOV R1, #1 LOOP MUL R0, R1, R2

MOV R1, R0

ADD R2, R2, #1

CMP R2, R3

BNE LOOP

NOP

NOP

MOV PC, LR

END

PROGC.c #include Extern int JCP(int N)

int main(){ int res=0;int m=10;int i;for(i=1;i<=m;i++)

res=res+JCP(i);printf(“The result =%dn”,res);return 0;} 在这个程序中，主程序由c语言完成作求和，子程序由汇编语言写成作阶乘。

5.实现字符串的逆序复制TEXT1=“HELLO”=>TEXT2=“OLLEH”

AREA invstring, CODE, READONLY start

ADR R1，TEXT1

ADR R2，TEXT2

MOV R3, #0 LOOP

LDRB R0，[R1], #1

ADD R3，R3，#1

CMP R0，#0

BNE LOOP

SUB R1，R1，#2

LOOP1

LDRB R0，[R1], #-1

STRB R0，[R2], #1

SUB R3，R3, #1

CMP R3，#1

BNE LOOP1

MOV R5，#&55

TEXT1

TEXT2 NOP =“HELLO”，0 ALIGN =“OELLH” END

五、实验小结

在这次实验中，学会了如何使用汇编程序进行编程。对汇编程序编程一些基本的要求有了一定的了解，学习了C语言的语法和在其中调用汇编程序的方法。学会了利用CodeWarrior IDE开发C和ARM汇编代码。学会了在AXD中进行代码调试的方法和过程，对AXD的调试有初步的了解。，实验二嵌入式Linux交叉开发环境的建立

一、实验目的

1、掌握嵌入式Linux交叉开发环境的建立方法

2、学习和掌握Linux常用命令

3、学习和掌握vi编辑器的使用

二、实验内容

1、搭建嵌入式Linux交叉开发环境

2、熟悉Linux的常用命令

3、熟悉vi编辑器的常用命令

三、实验原理

Linux系统是UNIX系统的分支，是UNIX的微机版。Linux具有异常丰富的驱动程序资源，支持各种主流的硬件设备与技术。Linux包含了现代的UNIX操作系统的所有功能特性，这些功能包括多任务、虚拟内存、虚拟文件系统、进程间通信、对称所处理器、多用户支持等。

Vi编辑器是所有UNIX和Linux下的标准编辑器。它包含3种工作模式。嵌入式系统是专用的计算机系统，它对系统的功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格的要求。大部分嵌入式系统没有大容量存储设备，一般不能安装大型开发软件，系统的开发需要采用交叉开发模式。

四、实验过程与关键代码分析

实验用的是UP-NetARM2410-S试验箱，里面配有三星的芯片S3c2410X。打开电脑上VMWare软件，在Windows系统下启动虚拟机里的Linux系统。接着需要

1.宿主机的环境搭建

下载并运行VMWare，根据向导创建一台新虚拟机并选择Linux作为客户操作系统，再根据向导安装RedHat Linux 9.0。

2.虚拟机中启动Linux操作系统

使用root登陆，用户名为root，密码为123456。之后对共享文件设置进行调整：打开settings界面，打开shared folders功能，同时将路径设置到有课前下载的软件的目录下。

3.开发工具软件的安装（1）安装gcc 打开Linux后，打开终端窗口，在共享的目录下找到install.sh并运行，命令如下： ls./ install.sh 安装程序将自动建立/arm2410s目录，并将所有的开发软件包安装到/arm2410s 目录下，同时自动配置编译环境，建立合适的符号链接。安装完成后在目录/opt/host/armv4l/bin/下应该能看到主编译器。（2）配置PATH路径

vi.bash.profile 将里面PATH变量改为PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv41/bin/;存盘后执行

source.bash_profile 以后armv4l-unknown-linux-gcc将被自动搜索到

4.宿主机上的开发环境配置（1）配置IP地址

ifconfig eth0 192.168.0.121 命令配置了宿主机的IP地址。然后打开网络配置窗口，重新探测MAC地址。重新激活。（2）关闭防火墙

单击“Red”菜单→“系统设置”→“安全级别”→打开“安全级别配置”窗口，选择“无防火墙选项。”（3）配置NFS。

单击“Red”菜单→“系统设置”→“服务器设置”→“服务”，在“服务配置”窗口中勾选nfs，单击“开始”（4）NFS设置

单击“Red”菜单→“系统设置”→“服务器设置”→“NFS服务器”，打开“NFS服务器配置”窗口，设置NFS共享。

然后在NFS服务器中增加主机IP地址的链接许可和目录。完成配置。

5.目标机的信息输出

Windows系统下，“开始”→“所有程序”→“附件”→“通讯”→“超级终端”，新建一个通信终端。区号、电话号码随意输入。设置每秒位数为“115200”，数据位为“8”，无奇偶校验，停止位为“1”，无数据流控制。单击“确定”。

6.程序的运行

打开超级终端，启动Linux，屏幕显示：

[/mnt/yaffs] 在超级终端上执行挂载命令：

[/mnt] mount –t nfs 192.168.0.121:/arm2410s /mnt/nfs 挂载成功后可执行程序。

五、实验小结

在这次实验中，学会建立Linux交叉开发环境，学会了ls和vi，cd等常用的Linux命令，并掌握了Vi编辑器的使用方法。同时知道了如何在搭建失败时寻找错误进行排错。

实验三嵌入式Linux环境下的程序设计

一、实验目的

1、掌握嵌入式Linux环境下的程序设计方法

2、学会编写Makefile文件

二、实验内容

1、熟悉嵌入式教学实验箱的使用

2、编写C程序和Makefile文件

3、编译程序产生可执行程序

4、完成主机的挂载和程序的执行

三、实验原理

在嵌入式Linux环境下的程序设计方法有一下几个步骤：

1.编写源程序

2.编写Makefile文件 3.编译程序

4.运行和调试程序

5.将生产的可执行文件加入文件系统。

前三个步骤在宿主机上完成，后面的步骤在目标机上完成。

四、实验过程与关键代码分析

1.建立工作目录

mkdir hello cd hello

2.编写源程序

用vi编辑器编辑Hello.c文件

vi Hello.c 在Vi中输入源程序如下：

#include main(){

printf(“hello world n”);}

3．编写Makefile文件

vi Makefile 在vi中编辑Makefile文件如下：

CC= armv4l-unknown-linux-gcc EXEC = hello OBJS = hello.o CFLAGS += LDFLAGS+=-static all: $(EXEC)$(EXEC):(OBJS)$(CC)$(LDFLAGS)–o $@ $(OBJS)clean：

-rm –f $(EXEC)*.elf *.gdb *.o

4.编译程序

在hello目录下运行“make”来编译程序。

make clean

make 编译成功后，生成可执行文件Hello.o。

5.下载调试

在宿主机上启动nfs服务，并将/arms2410s设置为共享目录。接下来启动超级终端，建立通讯，挂载。

[/mnt] mount –t nfs 192.168.0.121:/arm2410s /mnt/nfs 挂载成功后，进入/mnt/nfs，再进入/mnt/nfs/hello，直接运行刚刚编译生成的可执行文件Hello.o，查看运行结果

cd hello./hello 可以看见“Hello world”

只需要挂载一次便可，只要实验箱没有重启，就可以一直保持连接。反复修改、编译、调试，直至程序调试通过。

6.可执行文件加入文件系统

程序调试通过后，可以把可执行文件拖放到usr/bin目录下，然后使用mkcramfs制作工具生成新的文件系统。当系统启动后，就可以在相应目录下执行可执行程序hello.五、实验小结 在这次实验中，学会了在嵌入式Linux环境下设计程序。同时知道了如何对目标机进行挂载。以及如何在发现挂载不成功寻找错误进行修改。另外在编译文件时需要注意的也都有所了解。

实验四多线程程序设计

一、实验目的1、2、二、实验内容1、2、3、4、三、实验原理

四、实验过程与关键代码分析

五、实验小结

3+

第四篇：基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

摘要：基于ARM 内核的嵌入式系统在远程监控报警系统中的设计实现与应用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平台设计及 μC-OS 嵌入式实时操作系统移植；人机交互界面 μCGUI 的设计与实现；远程通讯及自动报警等；系统的设计还考虑到了扩展性和通用性以及与其他监控设备无缝连接等问题。

关键词： ARM；μC/OS-II；μCGUI；远程监控 引言

监控系统现已成为现代化生产、生活中不可缺少的重要组成部分。目前，监控系列产品 种类繁多，大部分广泛应用于交通、医院、银行、家居、学校等安防领域。

随着嵌入式系统的出现，尤其是基于 ARM 内核芯片的嵌入式系统的出现，使得监控系统的应用领域更为广泛。本文设计的远程监控报警系统除了作为安防功能外，还可以应用于以下领域：通讯领域：远程通讯、视频会议和视频点播、证券、远程教育等。医疗领域：病房监护、远程诊断等。工业领域：远程设备诊断、维护、维修，远程生产监控等。家用领域：家用电器远程维护；电、气、火等重大事故自动报警等。

系统设计

2.1系统组成

本文设计的远程监控系统主要由中心控制器、数据终端、传感器模块、通讯模块、接口模块等几部分组成。系统组成图（如图 1）。

2.2中心控制器 系统核心负责数据采集判断处理。为了提高系统工作效率，这里使用的是三星公司的 S3C2410芯片作为处理器。S3C2410 芯片是一款高性价比的 ARM 芯片，非常适合作手机、PDA 等手持设备。主要特性包括： ARM920T 内核，最高工作频率 203MHz，LCD 控制器：可直接驱动真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏，2 个 USB Host端口，1 个USB Device端口，支持 Nand flash 启动模式，SD 卡接口，UART、IIC、SPI、IIS 等多种类 型串行接口，4 通道DMA。

本文的监控系统的 CPU 核心部分使用的是标准的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期维护和升级。如果该监控系统的使用环境较为苛刻，可以将 CPU替换为S3C2440芯片。S3C2440完全兼容S3C2410全部特性（注意：芯片引脚不完全兼容）。与S3C2410芯片相比，S3C2440的性能更为优越：最高工作频率可达500MHz，内部集成CMOS摄像头接口，但价格较昂贵。

图1 监控系统组成框图

2.3数据终端 数据终端的主要功能是对监控数据进行分析、处理，及时将数据汇报给监控人员。同时，监控人员可以根据现场情况，使用数据终端对监控的设备进行远程控制。数据终端最大优势 就是安全、可靠、便于携带。一般情况下为了节约成本，可以将手机、PDA 等移动通讯设备作为数据终端使用。但是如果作为对高危环境或精密仪器的监控系统，数据终端需要专业定制。这里使用的是中心控制器的作为数据终端，即中心控制器既作为数据采集发送中心，也可数据接收处理中心使用。

2.4通讯模块

通讯模块主要负责远程数据通讯。带有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一种或多种通讯 方式。需要根据现场环境和用户需要进行定制。通讯模块与控制器通过接口总线连接，连接 方式为 TTL/RS232/RS485 等。

2.5传感器模块

传感器模块的主要功能是感知外部环境，对外部环境进行实时监测。由人体红外传感器、振动传感器、超声波传感器、可燃气体传感器、温度传感器、湿度传感器等一种或多种传感 器组成。可根据现场监测环境不同进行定制。

2.6接口模块

接口模块主要作为系统扩展功能使用，将控制器的 A/D 转换、I2C、SPI 等多种接口进行 外部扩展。接口模块没有特定的功能，但可以根据需要与其他设备连接，例如可以与工业仪 器仪表或设备连接，实时对仪器或设备进行监控。

接口模块虽然不是监控系统的主要部分，但是对于整个系统来说却是不可缺少。因为本文的监控系统主要考虑到了系统的可扩展性和与其它系统无缝连接。通过接口模块可以很方 便的对监控系统进行升级，并且可以实现与其他系统或设备的无缝连接。这也是本系统区优 于其他监控系统的主要功能。软件设计

3.1工作软件

系统的软件设计较为复杂，这里只给出了整个工作软件流程（如图 2）。

图2 软件流程图

3.2操作系统移植

S3C2410 芯片支持多种嵌入式操作系统，如 WINCE、uCLinux 等。但考虑到监控系统 的实时性要求，这里使用的是 μC/OS-II 嵌入式实时操作系统。μC/OS-II 是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用 ANSI C 写的。整个嵌入式系统分为两大层：硬件层和软件层。这里主要研究软件层的架构。软件层主要分为四个部分：实时操作系统内核，与处理器相关部分，与应用程序相关部分，用户的应用程序。移植 μC/OS-II 系统需要修改的文件有：应用程序相关文件： OS_CFG.H INCLUDE.H； 处理器相关文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。

3.2.1 与处理器相关的代码

这是移植中最关键的部分。内核将应用系统和底层硬件有机的结合成一个实时系统，要 使同一个内核能适用于不同的硬件体系，就需要在内核和硬件之间有一个中间层，这就是与 处理器相关的代码。处理器不同。这部分代码也不同。我们在移植时需要自己移植这部分代 码。

a）OS_CPU.H

包括了用#define 定义的与处理器相关的常量，宏和类型定义，有系统数据类型定义,栈 增长方向定义，关中断和开中断定义，系统软中断的定义等等。

b)OS_CPU_A.ASM

这部分需要对处理器的寄存器进行操作，所以必须用汇编语言来编写。包括四个子函数： OSStartHighRdy()，OSCtxSw()，OSIntCtxSw()，OSTickISR()。OSStartHighRdy()在多任务系统启动函数 OSStart()中调用。完成的功能是:设置系统运行标志位 OSRunning = TRUE；将就绪表中最高优先级任务的栈指针 Load 到 SP 中，并强制中断返回。这样就绪的最高优先级任务就如同从中断里返回到运行态一样，使得整个系统得以运转。OSCtxSw()在任务级任 务切换函数中调用的。任务级切换是通过 SWI 或者 TRAP 人为制造的中断来实现的。ISR 的向 量地址必须指向 OSCtxSw()。这一中断完成的功能：保存任务的环境变量(主要是寄存器的值, 通过入栈来实现),将当前 SP 存入任务 TCB 中，载入就绪最高优先级任务的 SP,恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了任务级的切换。OSIntCtxSw()在退出中断 服务函数 OSIntExit()中调用,实现中断级任务切换.由于是在中断里调用，所以处理器的寄存器入栈工作已经做完，就不用作这部分工作了。具体完成的任务；调整栈指针(因为调用函数会使任务栈结构与系统任务切换时堆栈标准结构不一致)，保存当前任务 SP，载入就绪 最高优先级任务的 SP，恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了中断级任务切换。OSTickISR()系统时钟节拍中断服务函数，这是一个周期性中断，为内核提供

时钟节拍。频率越高系统负荷越重。其周期的大小决定了内核所能给应用系统提供的最小时 间间隔服务。一般只限于 ms 级(跟 MCU 有关),对于要求更加苛刻的任务需要用户自己建立中断来解决.该函数具体内容：保存寄存器(如果硬件自动完成就可以省略)，调 OSIntEnter()，调用 OSTimeTick()，调用 OSIntExit()，恢复寄存器，中断返回。

c)OS_CPU_C.C

该文件中共定义了 6 个函数，但是最重要的是 OSTaskStkInit().其他都是对系统内核的扩展 时用的.OSTaskStkInit()是在用户建立任务时系统内部自己调用的，对用户任务的堆栈进行初始化。使建立好的进入就绪态任务的堆栈与系统发生中断并且将环境变量保存完毕时 的栈结构一致。这样就可以用中断返回指令使就绪的任务运行起来。

3.2.2与应用相关的代码

这部分包括两个文件：OS_CFG.H, INCLUDES.H。用户根据自己的应用系统来定制合适 的内核服务功能。OS_CFG.H 来配置内核，用户根据需要对内核进行定制，留下需要的部分,去掉不需要的部分，设置系统的基本情况。比如系统可提供的最大任务数量，是否定制邮箱服务，是否需要系统提供任务挂起功能，是否提供任务优先级动态改变功能等等。INCLUDES.H 系统头文件，整个实时系统程序所需要的文件，包括了内核和用户的头文件。

3.3用户图形接口

虽然 μC/OS-II 操作系统具有很高的实时性，但不像 WINCE、uCLinux 等操作系统那样 有良好的图形界面支持。所以，在使用液晶和触摸屏的情况下需要移植用户图形接口程序。这里使用的是 μC/GUI。μC/GUI 是一个软件模块集合，通过该模块可以在我们的嵌入式产品 中加入用户图形接口（GUI）。μC/GUI 具有很高的执行效率，并且与处理器和 LCD 控制器相 独立。该模块可以工作在单任务或者多任务环境，可以支持不同大小的显示方式。

通过 μC/GUI 我们可以很方便的在液晶屏绘制图形和界面。如果需要多种字体支持，必 须自己将相应的字体字库加入到 μC/GUI 中。为了避免出现乱码，尽量使用 GB2312 国标字库。

3.4关于字库的兼容性问题

我们国内通常使用的汉字字库是 GB 码，但国际上使用的是 UNICODE 码，所以如果数据终端使用的是手机、PDA 等移动通信设备，那么在数据发送前必须进行字码转换，即 GB 码 转换为 UNICODE 码或者 UNICODE 码转换为 GB 码。由于 GB 码与 UNICODE 码在排列组合上没有任何规律，所以通常字码转换的方法就是 查表法。

4结束语

基于 ARM9 嵌入式系统的远程监控系统与以往的监控系统不同，高性能的处理器芯片大大提高了系统的性能。使监控系统能够工作在比较恶劣的环境中。并且在设计上充分考虑到了系统的可扩展性和兼容性问题，实现了本系统与其他系统的无缝连接。以满足不同工作环 境的需要。

作者创新观点：本文设计的远程监控系统应用范围更广，更灵活、方便。通过各个功能模块 的不同组合，可以十分方便快速的应用于各个领系域，真正实现智能化、自动化且具有较高 的性价比。

第五篇：ARM嵌入式基础教程知识点总结

1、举出书本中未提到的嵌入式在每种异常模式下都有一个对统：嵌入式μCLinux、Windows 系统的例子:红绿灯控制,数字应的物理寄存器——程序状态CE、VxWorks、μC/OS-II 空调,机顶盒、键盘、鼠标、扫保存寄存器SPSR。当异常出现

18、ARM是什么样的公司？它是描仪 时，SPSR用于保存CPSR的状态，一家微处理器行业的知名企业，2、嵌入式系统：嵌入到对象体以便异常返回后恢复异常发生该企业设计了大量高性能、廉系中的专用专用计算机应用系时的工作状态。价、耗能低的RISC处理器。特统。特点：嵌入性、内含计算机、12、ARM7TDMI 产生异常的条点是只设计芯片，而不生产。它专用性。件？ARM的异常有哪几种，各进将技术授权给世界上许多著名

3、嵌入式处理器：为完成特殊入何种工作模式？他们退出各的半导体、软件和OEM厂商，并的应用而设计的特殊目的的处采用什么指令？ 提供服务。理器。嵌入式处理器分为三类：答：当正常的程序被暂时中止，19、RISC是精简指令集计算机的1）注重尺寸，能耗，价格2）关处理器就进入异常模式。1）复缩写。CISC是复杂指令集计算机注性能3）关注全部四个需求。位异常（管理模式）；2）未定的缩写。集体分为四类：嵌入式微处理义指令异常（未定义模式）；3）20、ARM处理器核：ARM7系列、器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP 软件中断异常（管理模式）；4）ARM9系列、ARM10系列、ARM1130、寄存器CPSR，SPSR的功能

各是什么？

答：1）CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其它状态和控制信息。所有处理器模式下都可以访问当前的程序状态寄存器CPSR。2）在每种异常模式下都有一个对应的物理寄存器——程序状态保存寄存器SPSR。当异常出现时，SPSR用于保存 CPSR的状态，以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。

31、LPC2000系列ARM7微控制器具有哪两种低耗模式？如何降处理器、嵌入式片上系统

4、嵌入式操作系统：是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的发展而来的。首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了 32 位 CPU 的多任务潜力。

5、ARM7TDMI中的T高密度 16 位的Thumb指令集扩展、D支持片上调试、M64 位乘法指令、Embedded ICE 硬件仿真功能模块

6、ARM7TDMI采用三级流水线（取指 译码 执行）。存储器编址方式：使用了冯·诺依曼结构，指令和数据共用一条32 位总线。

7、处理器模式指的是处理器在执行程序时在不同时刻所处的不同状态，处理器状态指的是处理器当前所执行的指令集。

8、ARM的处理器模式：用户模式(usr)-正常程序执行的模式。快中断模式(fiq)-FIQ异常响应时进入此模式。中断模式(irq)-IRQ异常响应时进入此模式。、管理模式(svc)-系统复位和软件中断响应时进入此模式。中止模式(abt)-用于虚拟存储及存储保护。未定义模式(und)-未定义指令异常响应时进入此模式。系统模式(sys)-与用户类似，但有直接切换到其它模式等特权。状态：ARM状态，32 位，这种状态下执行的是字方式的ARM 指令。Thumb状态，16 位，这种状态下执行半字方式的 Thumb 指令。

9、堆栈指针R13（SP）：用于保存堆栈的出入口地址，保存待使用寄存器的内容。链接寄存器R14（LR）：当使用BL指令调用子程序时返回地址将自动存入R14中；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址，其他时候为通用寄存器。程序计数器R15(PC):R15总是指向正在“取值”的指令。

10、ARM状态和Thumb状态的寄存器之间的关系：1）R0-R7相同；2）CPSR相同，Thumb状态无SPSR。Thumb状态下不能更新CPSR中的ALU标志位。Thumb指令对R8-R15寄存器访问受限。

11、ARM7TDMI(-S)寻址方式: 1)寄存器寻址2)立即寻址3)寄存器移位寻址4)寄存器间接寻址5)基址寻址6)多寄存器寻址7)堆栈寻址8).相对寻址.寄存器CPSR，SPSR的功能各是什么？答：1）CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其它状态和控制信息。所有处理器模式下都可以访问当前的程序状态寄存器CPSR。2)指令预取中止异常（中止模式）；系列、Intel的XScale系列和5）数据访问中止（中止模式）；MPCore系列。6）快速中断请求（FIQ模式）；

21、LPC2000系列器件有几种常7）外部中断请求（IRQ模式）。见的封装形式和其封装特点？异常返回指令：1）SWI，未定义常见的封装有64脚封装，144脚的返回：MOVS PC,R14；2）IRQ,FIQ,封装，功耗低，有多个32位定预取中止的返回：SUBS 时器，多达9个外部中断，16KPC,R14,#4；3）数据中止返回并字节静态RAM，1/128/256k字节重新存取：SUBS PC,R14,#8异常片Flash存储器，128为宽度接中断的优先级：复位（最高优先口加速器，4路10位ADC或8路级）--> 数据异常中止--->FIQ 10位ADC（64脚和144脚封装），---> IRQ--->预取指异常中止46或76~112个GPIO（64脚和--->SWI---->未定义指令（包括144脚封装）。缺协处理器）。

22、简要说明一下LPC2000系列

13、小端存储器组织是较高的有器件片内存储器的特点？片内效字节存放在较高的存储器地存储器分为片内Flash和片内静址，较低的有效字节存放在较低态RAM。片内Flash通过128位的存储器地址（同同小）。大端宽度的总线与ARM内核相连，具存储器组织是较高的有效字节有很高的速度，特有的存储器加存放在较低的存储器地址，较低速功能，可以将程序直接放在的有效字节存放在较高的存储Flash上运行。SRAM支持8位、器地址（正反大）。16位和32位的读写访问。

14、描述一下LPC2210的PO.14、23、存储器重映射是为了实现引P1.20、P1.26、BOOT1和BOOT0导块和异常向量表地址的固定。引脚在芯片复位时分别有什么重映射引导块，有利于用户调用作用？并简单说明LPC2000系列其中的某些程序，增加代码的可ARM7微控制器的复位处理流程。移植性；异常向量表重映射为了 P0.14的低电平强制片内引能让ARM内核通过访问0x0000～导装载程序复位后控制器件的0x003F地址访问到其他存储区操作，即进入ISP 状态。P1.20域的向量表。的低电平使 P1.25～P1.16复

24、LPC2000系列ARM7微控制器位后用作跟踪端口。P1.26的对向量表有什么要求（向量表中低电平使 P1.31～P1.26复位的保留字）？ 后用作一个调试端口。当RESET 向量表中有一个空隙以确保软为低时，BOOT0 与BOOT1 一同控件能与不同的ARM结构兼容；表制引导和内部操作。引脚的内部中异常入口地址处放置的是跳上拉确保了引脚未连接时呈现转指令，已转向中断子程序。FIQ高电平。外部复位输入：当该引地址要放在向量表的最后。脚为低电平时，器件复位，I/O25、FLASH是128位宽度的接口，口和外围功能进入默认状态，处通过存储器加速模块提高其访理器从地址0 开始执行程序。复问速度。位信号是具有迟滞作用的TTL

26、FIQ、IRQ有什么不同？向量电平。IRQ和非向量IRQ有什么不同？

15、LDR/STR指令的偏移形式有FIQ是快速中断，具有最高优先哪4种？LDRB和LDRSB有何区级，中断处理转入FIQ模式；IRQ别？ 是普通中断，优先级低于FIQ，1)零偏移；2)前索引偏移；3)中断处理转入IRQ模式。向量IRQ程序相对偏移；4)后索引偏移。支持16个向量IRQ中断，16个LDRB：读出指定地址的数据并存优先级，能为每个中断源设置服入指定寄存器，LDRSB：读出指务程序地址；非向量IRQ支持一定地址的数据，并高24位用符个非向量IRQ中断，所有中断都号位扩展，再存入指定寄存器。共用一个相同的服务程序入口

16、ARM7TDMI指令集包括1）ARM地址。指令集：指令32位，效率高，27、LPC2000系列芯片共有共有代码密度低，所有ARM指令都是4个外接中断输入，它们既可以可以有条件执行的。Thumb指令是IFQ也可以是IRQ。集：指令16位，代码密度高，28、LPC2000系列芯片常用的开Thumb指令仅有一条指令具备条发工具：ADS、IAR、JATG、ISP 件执行功能保持ARM的大多数性

29、嵌入式处理器的最小系统是能上的优势，是ARM指令集的子指提供嵌入式处理器运行所必集。须的条件的电路与嵌入式处理

17、广泛使用的三种类型的操作器共同构成的系统。嵌入式处理系统：多道批处理操作系统、分器的最小系统的基本电路包含：时操作系统以及实时操作系统。时钟系统、供电系统、复位及其常见的4种嵌入式实时操作系配置系统、存储器系统（可选）、调试测试系统（可选）。

低系统的功耗？空闲和掉电。目前大多数电路采用CMOS工艺，静态功耗很小，可以忽略，起主要作用的是动态功耗，因此降低功耗主要从降低动态功耗入手。低功耗设计技术：低功耗器件、低功耗电路形式、降低或动态改变处理器的时钟频率、降低持续工作电流、减少处理器工作时间、采用快速算法。

32、内部寄存器特点：ARM7TDMI处理器内部有37个用户可见的寄存器，31个通用32位寄存器，6个状态寄存器。这些寄存器不能在同一时间被访问，究竟何时才能访问上述寄存器完全取决于处理器状态和模式。

33、用户模式CPSR模式位的值：1000034、系统模式CPSR模式位的值：1111134、列举异常向量的向量地址。复位 0x00000000未定义 0x00000004软件中断 0x00000008

中止 0x0000000c中止（数据）0x00000010保留 0x00000014IRQ 0x00000018FIQ0x0000001c35、异常优先级顺序：复位数据中止FIQIRQ中止未定义 SWI36、最大中断延时27个周期，最小中断延时4个周期 N负标志位、运算结果的第31位值，记录标志设置的结果Z零标志位、如果标志设置操作的结果为0，则置位。C进位标志位、记录无符号加法溢出，减法无错位，循环移位。V溢出标志位、记录标志设置操作的有符号溢出。控制位：I、F、T、M【4：0】中断禁止位：I、F（I=1：禁止IRQ中断F=0：禁止FIQ中断）标志位：T反映处理器的运行状态。T=1时，程序运行Thumb状态，否则运行于ARM状态。模式控制位：M【4:0】决定了处理器的运行模式

总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共

路。总线的主要参数有：总线的带宽、总线的位宽、总线的工作时钟频率。

预分频功能：通过设置某个常量来控制pclk（定时器的时钟源）的分频。匹配功能：当定时器值等于预设的匹配值时，从引脚输出特定的信号。捕获功能：如果输入信号满足设定的要求，将触发捕获动作，将定时器的计数值保存到捕获寄存器中。

。除了用户模式外，其他模式均可视为特权模式。后五个为异常模式。