在特定的工业测控应用中对处理器的功耗有严格的要求,类似X86处理器芯片系列由于继承了原有8086的构架,功耗很大,不能满足要求。当前应用广泛的ARM系列处理器有低功耗、高处理器能力的优点,非常适合于此类应用。由于ARM处理器并没有对PC/104总线有支持,所以本设计使用CPLD可编程逻辑完成ARM本地总线与PC/104总线的转换。文章完成了以下工作:1.介绍了工业控制计算机的发展情况和当前使用广泛的PC/104计算机,描述了嵌入式系统的发展历史和软硬件组成,分析了X86与ARM处理器构架的特点与优缺点;2.从PC/104总线规范出发,对基于ARM处理器的PC/104工业控制嵌入式工控机进行了总体设计,软硬件选型部分对当前流行的软硬件系统进行了详细地描写,硬件处理器选用SAMSUNG公司的S3C2410,软件系统采用嵌入式Linux操作系统;3.对系统硬件各个部分实现细节进行了描写,包括最小系统、CAN网络、以太网络和PC/104总线控制器;其中着重对PC/104总线控制器的实现方案进行了讨论,分析了ARM本地总线时序和PC/104总线时序,最后使用VHDL语言实现了了总线控制器逻辑;4.移植了嵌入式Linux操作系统,Linux操作系统移植分为配置、编译和下载运行调试三个步骤;基于Linux操作系统编写了PC/104总线驱动,驱动完成映射PC/104地址到系统虚拟地址和中断绑定;编写了基于PC/104的CAN总线驱动,分析了驱动初始化、中断处理流程、数据缓冲区管理和文件操作接口,描写了驱动的编译和下载过程;最后给出了应用程序接口;5.根据机车工业控制领域的具体要求,开发了实际系统,给出了系统主要参数指标;对系统的运算性能进行了测试,测试表明定点运算能力与X86相当,符合设计要求;系统通过铁标高低温测试和射频干扰测试,并进行了为期3个月的装车试运行,试运行过程中系统工作正常,完全能够满足设计要求。