基于某ARM嵌入式大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)地設(shè)計(jì)

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1、實(shí)用文檔嵌入式系統(tǒng)專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：0311411學(xué)號(hào)：031141105學(xué)生姓名：劉光明文案大全實(shí)用文檔基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)目的1、注重培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，并獲得科學(xué)研究的基礎(chǔ)訓(xùn)練。2、了解所選擇的ARM芯片各個(gè)引腳功能，工作方式，計(jì)數(shù)/定時(shí)，I/O口，中斷等的相關(guān)原理，并鞏固學(xué)習(xí)嵌入式的相關(guān)內(nèi)容知識(shí)。3、通過軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用ARM芯片對(duì)周圍環(huán)境溫度信號(hào)的采集及顯示。1.2設(shè)計(jì)意義嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中

2、心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由以下幾部分組成：嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更具有優(yōu)勢(shì)。因此嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度

3、分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。數(shù)據(jù)采集(DAQ)，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合

4、基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。文案大全實(shí)用文檔被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時(shí)間（稱采樣周期）對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)特征值。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)量測(cè)是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量測(cè)方法有接觸式和非接觸式，檢測(cè)元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和測(cè)量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。傳統(tǒng)的溫度采集系統(tǒng)由于存在響

5、應(yīng)慢、精度低、可靠性差、效率低、操作繁瑣等弊端，已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的高速發(fā)展。隨著嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，設(shè)計(jì)高速度、高效率、低成本、高可靠性、操作方便的溫度采集系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急?；贏RM的溫度采集系統(tǒng)就成為了解決傳統(tǒng)溫度采集系統(tǒng)各種弊端的優(yōu)先選擇方案。文案大全實(shí)用文檔二、設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)要求1、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，熟悉所選ARM芯片及溫度傳感器2、總體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，熟悉AD轉(zhuǎn)換原理及過程，溫度傳感器與ARM芯片的硬件接口實(shí)現(xiàn)及溫度顯示。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括溫度的AD轉(zhuǎn)換及顯示的

6、軟件實(shí)現(xiàn)，用C語言編程5、設(shè)計(jì)心得體會(huì)及總結(jié)2.2方案論證有許多客觀需求促進(jìn)了ARM處理器的設(shè)計(jì)改進(jìn)。首先，便攜式的嵌入式系統(tǒng)往往需要電池供電。為降低功耗，ARM處理器已被特殊設(shè)計(jì)成較小的核，從而延長了電池的使用時(shí)間。高的代碼密度是嵌入式系統(tǒng)的又一個(gè)重要需求。由于成本問題和物理尺寸的限制，嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器是很有限的。所以，高的代碼密度對(duì)于那些只限于在板存儲(chǔ)器的應(yīng)用是非常有幫助的。另外，嵌入式系統(tǒng)通常都是價(jià)格敏感的，因此一般都使用速度不高、成本較低的存儲(chǔ)器。ARM內(nèi)核不是一個(gè)純粹的RISC體系結(jié)構(gòu)，這是為

7、了使它能夠更好的適應(yīng)其主要應(yīng)用領(lǐng)域－－嵌入式系統(tǒng)。在某種意義上，甚至可以認(rèn)為ARM內(nèi)核的成功，正是因?yàn)樗鼪]有在RISC的概念上沉入太深?，F(xiàn)在系統(tǒng)的關(guān)鍵并不在于單純的處理器速度，而在于有效的系統(tǒng)性能和功耗。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，并且根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)遵循自上而下、由大到小、由粗到細(xì)的設(shè)計(jì)思想，按照系統(tǒng)的功能層次，在設(shè)計(jì)中把硬件和軟件分成若干功能模塊分別設(shè)計(jì)和調(diào)試，然后全部連接起來統(tǒng)調(diào)。文案大全實(shí)用文檔三、硬件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)的

8、基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)采集和顯示裝置的原理框圖如圖3-1所示。由圖可見，本系統(tǒng)采用“電源部分＋ARM核心控制模塊＋溫度采集模塊”實(shí)現(xiàn)所需功能。并考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和延伸性，本系統(tǒng)采用主從CPU協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸與顯示，具有處理速度快、精度高、人機(jī)交互界面友好、穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)采集和顯示裝置的原理框圖如圖3-1所示。由圖可見，本系統(tǒng)采用“電源部分＋ARM核心控制模塊＋溫