ARM嵌入式系統設計與應用技術研究

【摘要】? ? ARM（Advanced RISC Machines）是對一類微處理器的統稱，由它所構建的ARM嵌入式系統當前最為先進的微處理器系統，它主要被人類用于監視、控制與機器設備運行輔助領域。本文簡單分析了ARM嵌入式系統的軟硬件設計，并研究了它在不同行業領域中的具體技術應用。

【關鍵詞】? ? ARM嵌入式系統? ? 軟硬件設計? ? 環境監測應用

ARM微處理器屬于質優價廉的處理器，它擁有一定節能特性所以被各個行業業界領域所廣泛應用。ARM嵌入式處理器是指一種微信嵌入式計算機系統，它由國際電氣和電子工程師協會定義，屬于一種典型的非通用計算機系統。目前的ARM嵌入式系統一般被應用于監視、控制以及協助設備領域，例如在工廠生產線上作為機械設備的附加輔助裝置被使用。當然，ARM微處理器也可被應用于其它行業領域中，貢獻同樣明顯。

一、ARM嵌入式系統的設計分析

1.1 ARM嵌入式系統中硬件系統的設計分析

在ARM設計過程中需要明確一點其ARM芯片是否自帶MMU功能，這也是決定性因素之一，因為ARM芯片內核只有附加MMU功能才能正常運行，在硬件設計過程中必須要加以注意，當然也可以優先考慮選擇那些不需要MMU功能支持的ARM嵌入式系統。再一點，要仔細觀察ARM系統的時鐘頻率，因為時鐘頻率決定了ARM芯片的處理速度，通常情況下最好選擇高頻率ARM芯片，例如ARM9芯片就擁有400MHz以上的頻率，不過在選擇過程中不能只選高頻率芯片，它還要根據實際系統的運行狀況來合理選擇決定，例如要考慮ARM芯片內置的外部接口控制器數量，ARM芯片本身的可擴展串行接口包括了RS232串行接口以及以太網接口，為了提高其可拓展性，最好為ARM系統再配置一套DMA控制器硬件設備，確保系統可與外界進行大量高速的數據傳輸活動。結合上述ARM系統的硬件系統設計提出硬件規劃方案，即以ARM系統為核心建立支持多平臺嵌入式平臺，且要求在硬件系統整體設計中更加便于ARMCPU的隨時切換。另外還要在ARM芯片位置設計多個小型子母板，再用金手指接口進行連接。該設計方法占用面積更小，且能夠最大限度減少制作成本。

1.2 ARM嵌入式系統中軟件系統的設計分析

ARM嵌入式系統中軟件系統設計的關鍵是圖形用戶界面、系統軟件以及上層應用軟件等多個層次。在軟件設計過程中必須結合整體性考慮從不同層次上對軟件進行擇優選擇，以達到整體設計效果最優化。具體來說，在嵌入式操作系統的選擇與設計過程中就應該涉及到Linux、WinCE以及VxWorks 3類軟件，設計過程中需要對這3類軟件的有缺陷問題進行深入研究，了解它們各自基本特點。整體來講，Linux還是軟件系統設計的首選，它可為用戶提供一個輕量級的圖形用戶界面支持系統，并構建集成開發環境，可實現對ARM嵌入式系統軟硬件設計的多重條件綜合考量[1]。

二、ARM嵌入式系統的應用技術研究

2.1 ARM嵌入式系統在環境監測領域的技術應用

在環境監測與控制系統領域中會專門引入ARM嵌入式系統，例如采用Arduino平臺進行嵌入式開發，配合主控單片機、溫度傳感器、氣體傳質器、粉塵傳感器、通信端、存儲端、顯示端等等構建輔助模塊體系，設計一套完整的ARM嵌入式環境監測與控制系統，下面談談它的總體設計。

首先利用主控單片機控制傳感器大量采集外界環境數據并進行數據顯示，如果用戶通過系統系統顯示端發出查詢請求，則通信端會快速識別請求信息內容，并反饋為用戶提供其所需信息數據與功能服務內容。在整個ARM嵌入式結構圖中還包括了控制信號通信、網絡服務通信、顯示數據通信等5個通信驅動模塊，它們都能協助系統軟件Adduino平臺上展開嵌入式系統開發過程，而整個開發環境則是全新型的變成環境，其中包含了Java編碼語言環境以及底層數據傳導封裝環境。在系統操作過程中利用ARM嵌入式系統可有效簡化系統的通信端操作步驟，且可將設計重點轉移到控制端與傳感器端，有效提高嵌入式系統的簡潔效能。大體來說，基于ARM嵌入式系統的環境監測技術平臺就依托于Arduino平臺進行通信封裝，同時配合傳感器通信、控制信號通信、存儲數據通信以及網絡服務通信4點內容展開數據信息交互與共享，而系統主平臺則負責顯示數據通信內容[2]。

2.2 ARM嵌入式系統在其它行業領域中的技術應用

除在環境監測領域外，ARM嵌入式系統在其它行業領域中的技術應用也十分廣泛，例如它在工業自動化設備建設與應用領域中，專門利用自身的微處理器設計了數控機床、電力系統以及電網設備監控系統。在交通管理領域，則專門服務應用于車載導航系統、車輛交通監控系統以及車輛信息服務系統中，它可操控汽車集成定位模塊與移動終端，有效豐富交通管理工作可操作項目內容。

總結：ARM嵌入式系統設計復雜，設計硬件與軟件領域中的多點技術內容，這也賦予了它極為強大豐富的功能屬性，確保它能夠在各個行業領域技術應用中都占有一席之地，解決行業技術問題，體現新系統、新技術的本質優越性。

作者簡介：劉燚榮，1983年7月，男，遼寧省大連市，本科，講師，計算機嵌入式開發，大連航運職業技術學院。

參? 考? 文? 獻

[1]楊航.基于ARM的嵌入式軟硬件系統設計與實現[J].求知導刊，2015（9）：60-60.

[2]單正翔.基于ARM的空氣質量監測系統的研究[D].安徽：安徽理工大學，2017.