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基于ARM9的数据采集、处理控制系统

系统概述

工业现场中存在各种复杂的温度、压力等信号，这些对工业生产起着至关重要的作用。假如我们把此系统挂到工业网络上对需要的信号进行采样分析并进行处理，达到我们的要求，就可以实现预期的控制过程和结果。本系统采用ARM处理器和嵌入式Linux操作系统开发一种嵌入式工业控制器以便控制系统，使用跨平台编程工具QT来进行软件的开发使其能够对多路信号进行采样、分析从而进行各种控制、数据处理等操作。开发过程是现在宿主机上建立Linux操作系统然后开发软件系统，使其支持设备和标准通信协议，并且应提供分布式数据管理和网络功能。根据不同功能的要求编写各个控制模块的程序，交叉编译成ARM平台的可执行文件再下载到硬件平台。小型化控制器具有人机界面，用户可以方便地通过组态的方法来对多路信号进行控制。这是分布式控制系统的一个典型应用。

关键词：分布式工业网络软件系统

硬件平台的实现

主控制器控制核心选用Samsung公司的S3C2440处理器，S3C2440处理器是基于ARM9处理器架构的低功耗、高性能的嵌入式SoC处理器，运行主频400Mhz，其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用并且采用了新的总线架构。提供的接口支持：NAMD闪存、数码相机、TFT/STN液晶屏、USB、SD/MMC/SDIO存储卡以及触摸屏等。该产品采用0.13微米制成的CMOS处理器，支持MicrosoftWindowsCE、PalmOS、Symbian和Linux操作系统。S3C2440处理器具有两片外接32M的板载SDRAM并接在一起形成32-bit的总线数据宽度。存储单元采用2M的NorFlash型号为SST39VF1601总共22条地址总线和16条数据总线与CPU连接，还使用了128M的NANDFLASH，型号为K9F1G08数据总线为

下图为核心板布局图，它采用6层板设计，低功耗，线路稳定并使用等长布线以满足信号完整性要求。从调试开发和方便维修的角度，我们把主要芯片均放置在顶层。为了方便拔插和引出更多的CPU信号脚，核心板采用2.0mm间距“U”型排列插针。上图其实是一个最小系统板，它包含最基本的电源电路(5V供电)、复位电路、标准JTAG调试口、用户调试指示灯、以及核心的CPU和存储单元等。其中FLASH存储单元包含NANDFLASH和NORFLASH两

PB.1

PB.1

+5V

NANDFLASH

64M

NORFLASH

2M

CPU

S3C2440A

USERLED

JTGA.1

SDRAM

32Bit

64M

PA.1

PC.1

RESET

GND

核心板元件分布图

种类型，通过跳线可以选择从NAND或NOR启动系统。一般NORFLASH里面放置的是不经常更改的BIOS(我们采用的是supervivi)，NANDFLASH里面则烧写完整的系统程序(bootloader、

内核、文件系统等)。

软件系统的实现

⑴Linux简介及其优点

Linux是一类Unix计算机操作系统的统称。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但在实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。Linux是一种非常优秀的操作系统，支持多用户，多进程，实时性好，功能强大而且稳定，同时具有良好的兼容性和可移植性。工业控制中Linux经常是在其他公司之前提供对外围设备和接口卡的支持。互联网的应用正在转向以嵌入式设备为中心，工控系统与Internet的结合实现网络化是一种必然的趋势。与其他嵌入式操作系统相比，Linux的源代码是开放的，不存在黑箱技术。Linux作为一种可裁剪的软件平台系统，是发展未来嵌入式设备的绝佳资源。在保持Linux内核系统更小、更稳定、更具价格竞争力等优势的同时，对系统内核进行实时性优化，使之适应于对工业控制领域高实时性的要求，这是嵌入式linux操作系统更适合在嵌入式工控系统中应用。此外linux的另一项优点就是少了病毒的困扰，linux下的病毒和木马，流氓软件之类的很少。而且linux是开源的，很多软件都是免费的，用linux不会有版权问题。

⑵Linux内核移植

在Linux环境下，运行makemenucofig命令出现内核配置界面，在这里可以配置我们的硬件平台和要加载的驱动程序。配置完成后运行makezImage命令编译内核文件，在目录arch/arm/boot下生成zImage内核文件，然后Downloadlinuxkernel将Linux内核下载到开发板。运行#mkyaffs2imageroot_qtopiaroot_qtopia