【導(dǎo)讀】操作系統(tǒng)的移植是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。筆者給出了在基于ARM9內(nèi)核的。硬件平臺上構(gòu)建一個基本的帶有根文件系統(tǒng)的嵌入式Linux系統(tǒng)的過程與方法。通過串口、網(wǎng)口或者JTAG口燒至目標(biāo)。板,該系統(tǒng)成本低、工作穩(wěn)定、通用性強,可用在多種工業(yè)場合。設(shè)計與實現(xiàn)了Bootloader和Linux在硬件平臺上的移植。主要完成的工作包括在。開發(fā)機上完成創(chuàng)建交叉編譯環(huán)境和NFS，TFTP服務(wù)以及串口通信程序UUCP的配置。通過以上步驟，成

　　

【正文】 程。它由傳感器采集非電信號，從傳感器出來經(jīng)過功率放大過程，使信號放大，再經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換成為計算機能識別的數(shù)字信號，再送入計算機系統(tǒng)的相應(yīng)端口。 80C51 是有 8 個部件組成，即 CPU，時鐘電路，數(shù)據(jù)存儲器，并行口（ P0～ P3）串行口，定時計數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即組成了單片微型計算機， 80C51 是 MCS51 系列單片機中的一種。 ... ... ... 20 圖 314 80C51 基本組成 1. CPU中央處理器： 中央處理器是 80C51 的核心，它的功能是產(chǎn)生控制信號，把數(shù)據(jù)從存儲器或輸入口送到 CPU或 CPU 數(shù)據(jù)寫入存儲器或送到輸出端口。還可以對數(shù)據(jù)進行邏輯和算術(shù)的運算。 2. 時鐘電路： 80C51 內(nèi)部有一個頻率最大為 12MHZ 的時鐘電路，它為單片機產(chǎn)生時鐘序列，需要外接石英晶體做振蕩器和微調(diào)電容。 3. 內(nèi)存： 內(nèi)部存儲器可分做程序存 儲器和數(shù)據(jù)存儲器，但在 80C51 中無片內(nèi)程序存儲器 。 4. 定時 /計數(shù)器： 80C51 有兩個 16 位的定時 /計數(shù)器，每個定時器 /計數(shù)器都可以設(shè)置成定時的方式和計數(shù)的方式，但只能用其中的一個功能，以定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進行控制。 5. 并行 I/O 口： MCS51 有四個 8 位的并行 I/O 口， P0， P1， P2， P3，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出。 6. 串行口： 它有一個全雙工的串行口，它可以實現(xiàn)計算機間或單片機同其它外設(shè)之間的通信，該并行口功能較強，可以做為全雙工異步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用。 7. 中斷控 制系統(tǒng)： 80C51 有五個中斷源，既外部中斷兩個，定時計數(shù)中斷兩個，串行中斷一個，全部的中斷分為高和低的兩個輸出級。 數(shù)據(jù)存儲器的掉電保護 單片機系統(tǒng)內(nèi)的 RAM 數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一 80C51 時鐘 程序存儲器 數(shù)據(jù)存儲器 定時計數(shù)器 數(shù)據(jù)總線 地址總線 控制總線 并行 I/O 口 串行通信口 終端系統(tǒng) 21 旦丟失后果不堪設(shè)想，因此掉電保護是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電的瞬間系統(tǒng)能自動保護 RAM 中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當(dāng)電源恢復(fù)正常供電后能恢復(fù)到掉電前的工作狀態(tài)。 系統(tǒng)時鐘的設(shè)計 時鐘電路是用來產(chǎn)生 80C51 單片機工作時所必須的時鐘信號， 80C51 本身就是一個復(fù)雜 的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)， 80C51 在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進行工作 ，時鐘的頻率影響單片機的速度和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。 我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。 80C51 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1 和 XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器 電路中的 C C2 的選擇在 30PF 左右，但電容太小會影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的電容，晶振頻率為 。 系統(tǒng)時鐘電路如圖 317 所示 : 圖 315 系統(tǒng)時鐘 顯示與報警的設(shè)計 顯示電路 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。本設(shè)計是利用 80C51 的串行口實現(xiàn)鍵盤 /顯示器接口。 當(dāng) 80C51 的串行口未作它用時，使用 80C51 的串行口來外擴鍵盤 /顯示器。應(yīng)用80C51 的串行口方式 0 的輸出方式。顯示屏選擇了常用的 1602，構(gòu)成鍵盤 /顯示器接口，其硬件接口電路如圖 316 所示： 80C51 XTAL1 XTAL2 C1 C2 22 圖 316 顯示與主機的硬件接口 報警電路 在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與 該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示和控制。 本設(shè)計采用峰鳴音報警電路。峰鳴音報警接口電路的設(shè)計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過 MCS51 的 1 根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA 的驅(qū)動電流，可以使用 TTL系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動，也可以用一個晶體三極管驅(qū)動。在圖中， 接晶體管基極輸入端。當(dāng) 輸出高電平“ 1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當(dāng) 輸出低電平“ 0”時，三 極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。 圖 317 是一個簡單的使用三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路： 圖 317 三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路 80C51 80C51 23 本設(shè)計是為在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出是的提示報警，接口位于單片機 80C51 的 口，但溫濕度過限時， 口被置 0，本系統(tǒng)開始工作。 鍵盤設(shè)計 根據(jù)本系統(tǒng)功能的要求，提供四個鍵的鍵盤已經(jīng)做夠滿足需要：一個 set 鍵，一個 mode 鍵，一個遞增鍵，一個遞減鍵。每個鍵與單片機的連接電路如下所示： 圖 318 按鍵與單片機連接電路 這種設(shè)計方式既有優(yōu)點也有缺點：優(yōu)點是硬件電路簡單，缺點是軟件設(shè)計會比較復(fù)雜。 看門狗電路設(shè)計 看門狗 (Watchdog)電路是嵌入式系統(tǒng)需要的抗干擾措施之一 本文用 X25045 芯片設(shè)計了一種新的看門狗電路，具有體積小、占用 I/O 口線少和編程方便的特點，可廣泛應(yīng)用于儀器儀表和各種工控系統(tǒng)中 。 看門狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個定時器資 源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運行不正常，可能導(dǎo)致看門狗系統(tǒng)也癱瘓 硬件看門狗是真正意義上的“程序運行監(jiān)視器”，如計數(shù)型的看門狗電路通常由 555 多諧振蕩器、計數(shù)器以及一些電阻、電容等組成，分立元件組成的系統(tǒng)電路較為復(fù)雜，運行不夠可靠。 圖 319 X25045 引腳圖 X25045 硬件連接圖如圖 323 所示 X25045 芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可1 2 3 4 8 7 6 5 X25045 Vcc Reset SCK Si CS SO WP Vss 80C51 Vcc Key 24 通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時間 在看門狗定時器預(yù)置的時間內(nèi)若沒有總線活動，則X25045 將從 RESET 輸出一個高電平信號，經(jīng)過微分電路 C R3 輸出一個正脈沖，使 CPU復(fù)位 圖 2 電路中， CPU的復(fù)位信號共有 3 個：上電復(fù)位 (C R2)，人工復(fù)位 (S、 R R2)和 Watchdog 復(fù)位 (C R3)，通過或門綜合后加到 RESET 端 C R3的時間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因為這時 CPU的振蕩器已經(jīng)在工作。 圖 320 看門狗硬件連接圖 軟件設(shè)計 主程序設(shè)計 溫度控制主程序的設(shè)計應(yīng)考慮以下問題： （ 1）鍵盤掃描、鍵碼識別和 溫度顯示； （ 2）溫濕度采樣，數(shù)字濾波； （ 3）越限報警和處理； （ 4）溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和 T0 中斷服務(wù)程序兩部分組成。這里所需要注意的是標(biāo)度變換，下面簡單的介紹一下標(biāo)度變換：目的是要把實際采樣的二進制值轉(zhuǎn)換成 BCD 形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)34H3BH。對一般線性儀表來說，標(biāo)度變換公式為： 式中： A0 為一次測量儀表的下限； Am為一次測量儀表的上限； Ax為實際測量值； N0 為儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量； Nm為儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量； Nx為測 量所得數(shù)字量。 [23] R3 10K 80C51 RESET ≥ 1 R2 10K S R1 1K CS SO WP Vss Vcc RESET SCK SI X25045 C2 C1 Vcc 0000 )( NN NNAAAAmXmX ????? 公式 36 25 主程序流程圖如圖 321 所示： 圖 321 主流程圖 在主程序中首先是對堆棧、標(biāo)志位、緩存、顯示屏的復(fù)位，以及對串行口、中斷口的初始化。一切準(zhǔn)備工作做好之后就進入了一個循環(huán)模塊，在這個模塊中檢測鍵盤操作，并對溫濕度進行采集、處理，將處理后的結(jié)果傳遞到 1602 顯示。 各子模塊程序設(shè)計 溫度采樣子程序流程圖如圖 322 所示： 溫度采集用的是 AD590 傳感器， AD590 是電 流型傳感器，連接到 4051，數(shù)據(jù)通過 4051 傳遞到 mc14433，進行 A/D 轉(zhuǎn)換。單片機有三條 I/O 線連接到 4051 分時對4051 發(fā)送通道選擇信號，可以輪流采集 8 個通道。采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換，成為數(shù)字信號，這仍然不是實際的數(shù)值，在經(jīng)過數(shù)值轉(zhuǎn)換后便可以在 1602 上顯示。 開始 設(shè)堆棧 清標(biāo)志，清緩存，清顯示 初始化 T0和串口 CPU 開中斷 掃描鍵盤 溫濕度采樣 抗干擾處理 顯示 控制周期是否到 否 是 26 圖 322 溫度采樣程序路程圖 看門狗程序流程圖如圖 323 所示： 看門狗電路的作用是防止系統(tǒng)跑飛而停止工作。它可以在系統(tǒng)跑飛之后能夠 及時將系統(tǒng)復(fù)位，通過這種方式來保證系統(tǒng)正常工作。 采樣程序 送采樣數(shù)據(jù)地址 送通道號初值 送出通道號 啟動 A/D 讀 A/D 數(shù)據(jù) 修改地址及通道號 各 通道 都采樣一次 返回 N Y 27 圖 323 看門狗程序流程圖 濕度采集程序流程圖如圖 324 所示： 圖 324 濕度采樣流程圖 濕度采集使用的濕度傳感器是 hs1100， hs1100 是電容式傳感器，在電路中相當(dāng)于一個電容器，進過 555 振蕩電路向 cpu 傳遞電壓頻率信號。在程序中用 3 位二進制開 始 發(fā)讀使能命令 發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù) 發(fā)寫狀態(tài)字命令 發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù) 主程序 結(jié)束 開始 設(shè)置采樣地址 初始化通道號 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換器 讀數(shù)據(jù) 修改地址及通道號 數(shù)據(jù)都采樣一次 N 返回 Y 28 數(shù)依次選擇 8 個通道，將各個通道的數(shù)據(jù)傳遞到 cpu，進行處理。 鍵盤掃描程序流程圖如圖 325 所示： 圖 325 鍵盤掃描程序流程圖 在主程序中初始化各模塊之后就先檢測鍵盤，由于鍵盤有四個鍵分別連接到 cpu的 4 個 I/O 口上，硬件電路簡單，軟件設(shè)計就相對比較復(fù)雜。 4 個鍵中其中有兩個鍵用于增加或減少數(shù)值，另外有一個 set 鍵，一個 mode 鍵。在進入之前所說的主循環(huán)之后， cpu 就主要用于顯示數(shù)值，同時檢測鍵，當(dāng)測得 mode 鍵按下之后就表示選定了改值，可以通過遞增或遞減 鍵進行值的