基于ARM9的嵌入式检测系统控制平台设计

论文摘要

检测系统是现代工业中常用的设备，本文在深入研究嵌入式系统的基础上，进行基于ARM9的嵌入式检测系统控制平台设计，充分利用ARM9芯片内部集成的丰富资源与嵌入式设备体积小、成本低、易集成的特点，将该平台与检测系统相结合，以此来实现对检测系统的控制及数据的采集。该平台主要包括硬件电路设计、引导程序U-boot的移植、Linux操作系统的裁剪与移植以及嵌入式文件系统的建立，并进行了部分单元功能测试和性能分析。首先，在分析国内外研究状况和深入了解ARM嵌入式系统的基础上，进行嵌入式控制平台总体设计。根据低功耗、高性能、易携带等性能要求确立平台的核心处理器和软件系统。处理器芯片采用三星公司基于ARM920T内核的S3C2410，操作系统采用源码开放、内核可裁剪的Linux。其次是硬件电路的设计，包括处理器和外围电路设计，充分利用处理器芯片集成的丰富内部资源，并引出多个外围设备接口，方便进行二次开发和使用。然后，针对控制平台硬件配置进行软件设计，分析了Linux内核移植要点并给出移植的详细流程，完成了引导加载程序U-boot和Linux2.6内核代码的裁剪、配置、编译和移植，并利用Busybox工具进行根文件系统及Cramfs文件系统的创建和移植。硬件和软件的设计完成后，搭建了基于该平台的图像采集系统，通过开发符合V4L标准的USB摄像头驱动程序，编写压缩和存储函数接口，实现了图像的采集、显示和数据存储，并对该控制平台进行部分功能测试和性能分析。测试结果表明，软硬件都可以正常工作，达到了预期的设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 2 ARM 嵌入式系统分析
• 2.1 嵌入式系统定义
• 2.2 ARM 嵌入式系统特点
• 2.3 ARM 嵌入式系统组成
• 2.3.1 核心处理器
• 2.3.2 外围设备
• 2.3.3 操作系统
• 2.3.4 应用软件
• 2.4 ARM 嵌入式系统开发
• 2.4.1 ARM 开发环境
• 2.4.2 ARM 开发流程
• 2.5 ARM 嵌入式系统发展趋势
• 3 控制平台硬件设计
• 3.1 硬件系统总体设计
• 3.2 ARM 处理器
• 3.3 处理器外围设备
• 3.3.1 电源和复位电路
• 3.3.2 晶振及 JTAG 电路
• 3.3.3 SDRAM 电路
• 3.3.4 Flash 存储电路
• 3.3.5 串口及 USB 接口
• 3.3.6 SD/MMC 卡接口
• 3.3.7 LCD 接口
• 3.3.8 以太网接口
• 4 控制平台软件设计
• 4.1 ARM 开发环境和调试系统
• 4.1.1 虚拟机 VMware 的安装
• 4.1.2 Linux 系统安装
• 4.2 Bootloader 分析和移植
• 4.2.1 Bootloader 概述
• 4.2.2 U-boot 结构和启动分析
• 4.2.3 U-boot 编译和烧写
• 4.3 Linux 内核移植
• 4.3.1 Linux 内核分析
• 4.3.2 Linux 内核代码修改
• 4.3.3 Linux 内核配置编译
• 4.3.4 U-boot 烧写 Linux 系统
• 4.4 嵌入式文件系统
• 4.4.1 文件系统概述
• 4.4.2 创建根文件系统
• 4.4.3 Cramfs 文件系统移植
• 5 基于平台的图像采集系统设计
• 5.1 系统总体设计
• 5.2 USB 驱动程序设计
• 5.3 图像采集显示
• 5.4 图像压缩存储
• 5.5 采集结果分析
• 6 总结与展望
• 附录1 S3C2410 芯片引脚图 A
• 附录2 S3C2410 芯片引脚图 B
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢