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嵌入式系统是一种以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。随着计算机软硬件技术的迅速发展,嵌入式系统技术日趋成熟和完善,其可靠性高、性能强、功耗低等优点促使它在工业控制、交通管理、环境检测等众多领域中获得了广泛的应用。
本课题的目的就是通过现有成熟的嵌入式系统技术,利用低端的ARM内核嵌入式处理器-Samsung的S3C44B0X研制一款适合控制现场不是非常复杂的情况下的低成本、可扩展和易开发的嵌入式工业控制平台。在硬件设计时尽可能地留有余地,以便将来的修改和扩充。为了便于用户在本平台上进行开发将源码开放而进一步降低开发成本,为最终用户提供了嵌入式实时操作系统和嵌入式图形界面(GUI)的移植都提供了详细的过程,方便用户定义内核大小做到根据实际应用将存储器成本降为最低。
本课题以嵌入式系统设计原理和工业控制实际应用为核心,从理论上和技术方法上开展了一系列研究。主要工作有:
1.全面系统地概述了嵌入式系统的发展过程和分类,及其在各个领域内的应用,以及嵌入式系统的发展方向。
2.提出基于嵌入式系统设计原理的嵌入式工业控制平台的设计的总体方案,在硬件核心处理器的选择上通过比较各种内核处理器的性能价格之后,挑选性价比高的Samsung的ARM7TDMI内核的S3C44B0X嵌入式处理器。同时给出了各个设计模块的选型与接口电路的设计。
3.比较了商业和开源两种类型的多种嵌入式实时操作系统,根据实际应用内核小、实时性强、源代码开放等要求选择了嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ。然后通过对uC/OS-Ⅱ内核源代码的分析和研究,并结合ARM7TDMI处理器核提出了具体的移植实现方案。最后,将uC/OS-Ⅱ移植到S3C44B0X嵌入式处理器上。
4.结合多种嵌入式GUI的各种参数,选择了内核小的uC/GUI。本文详细分析了嵌入式图形用户界面uC/GUI系统的结构体系,为系统向不同嵌入式平台的移植提供了非常好的基础。同时根据处理器S3C44B0X自带的LCD控制器详细论述了uC/GUI向本工业控制平台的移植过程,使uC/GUI成功的在本平台上运行。
最后,本文总结了系统的开发工作,提出了系统需要继续完善的地方,以作为后续研究工作的参考。