【正文】 選擇片內啟動，利用串口連接 DEBUG接口和宿主機的串口，系統(tǒng)上電，選擇超級終端窗口的“傳送”一“。其中，UBoot．bin 為二進制文件，用于移植到 RAM 空間中。由于交叉開發(fā)環(huán)境需要在 Linux 環(huán)境下，因此本文使用虛擬機 vmware 安裝Linux，并安裝了 vmware tools，方便和 windows 交換數據。具體步驟如下：①建立交叉編譯環(huán)境。如果沒有命令，則將內核映像和根文件系統(tǒng)映像加載到 RAM中，然后跳轉到內核啟動的首地址處，開始執(zhí)行系統(tǒng)內核。主要完成調用函數初始化外圍設備，包括：指定初始化函數表，初始化內存分配函數，配置和初始化 FLASH，初始化外圍設備和 I2C 總線以及LCD，VIDEO ，鍵盤等相關硬件設備和網絡設備。主要任務是：完成UBoot 程序入口定義，設置異常向量表以及 CPU 的運行模式，關閉定時器，禁止中斷，設置 CPU 時鐘，配置系統(tǒng)控制處理器 CPl內存區(qū)控制寄存器、以及 UBoot 棧空間等。一個是編語言部分 Stagel，存放 CPU 初始化程序，另一個是 C 語言部分 Stage2，存放初始化外圍設備，有良好的可讀性和可移植性。本文選用 UBoot 作為 AT91RM9200 系統(tǒng)的河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 29BootLoader 文件，并對其進行修改，使其能夠支持 AT9lRM9200 硬件平臺。移植 BootLoader，就是要完成對 Boot Loader 文件的開發(fā)、調試，并將其下載到 Flash 中。從 PPCBOOT向 UBoot 的順利過渡，很大程度上歸功于 UBoot 的維護人德國 DENX 軟件工程中心 WrolfgangDenk 本人精湛專業(yè)水平和執(zhí)著不懈的努力。就目前來看，UBoot 對 PowerPC 系列處理器支持最為豐富，對 Linux 的支持最完善。這是 UBoot 中 Universal 的一層含義，另外一層含義則是 UBoot 除了支持PowerPC 系列的處理器外，還能支持 MIPS、x8ARM、NIOS、XScale 等諸多常用系列的處理器。當前的 UBoot 不僅僅支持嵌入式 Linux 系統(tǒng)的引導，而且還支持NetBSD，VxWorks，QNX，RTEMS，ARTOS，LynxOS 嵌入式操作系統(tǒng)。 Uboot 的移植UBoot，全稱 Universal BootLoader，是遵循 GPL 條款的開放源碼項目，是從 FADSROM、8xxROM、PPCBOOT 逐步發(fā)展演化而來。有些 BootLoader 也支持多種體系結構的 CPU，比如 U—Boot 就同時支持 ARM 體系結構和 MIPS 體系結構。通常，BootLoader 的實現嚴重依賴于硬件，特別是在嵌入式世界里，因此，要想建立一個通用的 BootLoader 幾乎是不可能的，但是，我們仍然可以對河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 28BootLoader 歸納出一些通用的概念，來指導用戶設計和實現特定的 Boot Loader。ARM 指令是 32 位代碼，而 Thumb 指令是16 位代碼，但它們指令的功能是相近的，Thumb 指令集也要進行 32 位數據操作，雖然 Thumb 指令集本身是 16 位指令代碼，但數據傳送、數據處理等操作同樣是 32 位寬度，這主要是為了能充分利用 ARM 處理器的 32 位數據總線和地址總線等結構和內核。我們可以用 ARM 指令為系統(tǒng)編制一個完整的程序，但用 Thumb 指令卻不可以，這是因為 ARM 處理器有時一定要處于 ARM 狀態(tài)，其原因是：在復位后和異常中斷時，這些程序人口一定要使用 ARM 指令，而不能使用 Thumb 指令；在改變處理器控制位時，也必須處于 ARM 狀態(tài)，比如設置中斷。ARM 指令集是 32 位，而 Thumb 指令集是 16 位，其代碼長度是 ARM 的一半，所包含的信息較 ARM 指令相對減少。ARM 指令集只能處理寄存器中的數據，并且處理所得的結果要放回寄存器，對系統(tǒng)存儲器的訪問需要通過加載／存儲指令完成，ARM指令集可以分為 6 類，即跳轉指令、數據處理指令、程序狀態(tài)寄存器傳輸指令、加載／存儲指令、協(xié)處理器指令和異常中斷產生指令。ARM 指令尋址方式是根據指令中給出的地址碼字段來實現尋找真實操作地址的方式。Thumb 指令集是 ARM 指令集的功能子集，但是與等價的 ARM 代碼相比較，可節(jié)省 30％39。圖 38 電源電路原理圖第 4 章 嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的建立 ARM 指令系統(tǒng)簡介ARM 處理器是基于精簡指令集計算機(對 SC)原理而設計的 [32]，他在較新的體系結構中支持兩種指令集；ARM 指令集和 Thumb 指令集。12V 和 5V 由外接穩(wěn)壓電源引入，考慮到開發(fā)板供電電流的大小，3．3V 由5V 經三端穩(wěn)壓芯片 LMl 轉換得到， 由 經三端穩(wěn)壓芯片 轉換得到。12V 和 5V 為模擬量擴展板供電；12V 和 5V 為數字量擴展板供電；5V、 和 為核心板供電。12V、5V、。A0DB[015]M/RCSWE0WE1RDRD/RWAB[120]LCASUCASMA[09]MD[015]RASWEA[120]D[115]A21NCS2NWR0NWR1NRDAT91RM9200 LCASUCASA[09]DQ[09]RASWES1D13506 DRAMCLKICLKI2BUSCLKCLKICLKI2BUSCLKICS1523圖 37 S1D13506 連接示意圖河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 26 電源模塊設計在嵌入式應用系統(tǒng)中，來自于電源的污染是危害最嚴重的干擾，因此設計可靠的、抗干擾性強的供電電源對提高嵌入式系統(tǒng)抗干擾性來說十分重要。在這個模塊中，我們連接了 VGA 視頻信號輸出和 12bit 的 LCD 顯示兩個接口。S1D13506 的CLKl 和 CLKl2 分別接 和 的晶振作時鐘信號輸入，CLKl2 為數據傳送提供時鐘信號。它可以靈活地對各種不同的顯示方式進行設置，并且和目前市場上流行的多種 CPU 總線兼容，在這里我們選用通用類型總線。對于 TV 電路，它支持 TV的 NTSC 制式和 PAL 制式顯示。ICSl523 需要通過 I2C 接口對其功能進行設置，它與 I2C 相關的管腳為SD/A、SCL 和 12CADR。ICSl523 是 ICS 公司生產的專用于視頻時鐘同步信號的鎖相環(huán)芯片，本系統(tǒng)用它來產生視頻時鐘同步信號。由于 AT91RM9200 處理器內部沒有集成 LCD 控制器，因此本系統(tǒng)選用 EPSON公司的 S1D13506LCD 控制器用于控制 AT91RM9200 嵌入式系統(tǒng)中的LCD、CRT 和 Tv 的圖像數據顯示。但是隨著嵌入式系統(tǒng)的應用越來越廣泛，功能也越來越強大，對系統(tǒng)中的人機界面的要求也越來越高。SDRAM 連接圖如圖 35 和圖 36 所示。AT91RM920 集成的 SDRAM 控制器提供了 16 位和 32 位兩種 SDRAM 的接口方式，支持 8 位/16 位/32 位訪問方式。因此要在系統(tǒng)中使用 SDRAM，就要求微處理器具有刷新控制邏輯，或是在系統(tǒng)中另外加入刷新控制邏輯電路。當系統(tǒng)啟動時，CPU 首先從復位地址 OxO 處讀取啟動代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼一般調入 SDRAM 中運行，以提高系統(tǒng)的運行速度，同時，系統(tǒng)及用戶堆棧、運行數據也都放在 SDRAM 中 [27]。其接口電路如圖 33，圖 34 所示。這樣，二者的優(yōu)勢都可以得到發(fā)揮。正因為如此，NOR Flash 也被稱為 Code Flash，而 NAND Flash 也被稱為 D/Ate Flash。Flash 主要有 NOR Flsh 和 NAND Flsh 兩種，由于 NOR Flsh 和 NAND Flsh各有不同特點，其應用領域也相應有所區(qū)別。 Flash 接口電路Flash 是一種可進行電擦寫，掉電后信息部丟失的存儲器。河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 21 存儲模塊設計存儲塊主要由 NorFlash、SDRAM 、NandFlash 三部分組成。調整步驟如下：將輸入置為 8000H，調整 VR2，直至輸出端—10V；將輸入置為 7FFFH，調整 VRl，直至輸出端為 10V。只需將一個 16 位的二進制數寫入地址 0x8000 0000 或 0x8000 0040，就可以完成進制數的 D/A 轉換。其電路連接圖如圖 32 所示。10V 的電壓輸出，并帶有+10V 的參考電壓精確溫度補償和兩極緩沖的 16 位數據鎖存器。河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 20 D/A 數據轉換電路設計本系統(tǒng) D/A 轉換電路包括一個 16 位的 D/A 轉換器和用于增益調節(jié)的運算放大器構成，主要任務是為執(zhí)行機構輸出控制信號，控制閥門、變頻器或可控硅等執(zhí)行機構。如果能將上述功能集成到一個集成電路芯片中，即采用單芯片來完成信號放大、冷端補償、線性化及數字化輸出功能，則將大大簡化熱電偶在嵌入式領域的應用設計。與嵌入式系統(tǒng)接口必然要采用數字化輸接口，而作為模擬信號測溫元件的熱電偶是一種模擬小信號的測溫元件，顯然無法直接滿足這個要求。熱電偶輸出的熱電勢為冷端保持為0C時與測量端的電勢差值，而在實際應用中冷端的溫度是隨著環(huán)境的溫度而變化的，所以需要進行冷端補償。熱電偶的輸出熱電勢與溫度之間的關系為非線性關系，因此在應用時必須進行線性化處理。熱電偶測溫時產生的信號很微弱，需要對其進行放大處理?？蓽y量0～1200℃，長期使用溫度為800℃，其熱電勢與溫度的關系近似線性，并且價格便宜，是目前普遍使用的一種熱電偶。熱電偶的類型很多，一般在工業(yè)生產中測量高溫時通常使用鎳鉻一鎳硅(K型)、鉑銠一鉑(S型)、鎳鉻一銅鎳(E型)三種熱電偶，本文設計選用鎳鉻——鎳硅K型熱電偶。 溫度檢測電路設計溫度檢測電路是溫度控制系統(tǒng)的重要組成部分，它承擔著被控對象溫度檢測并將溫度數據傳輸到AT91RM9200處理器的任務。為完善性能，AT91RM9200 集成了包括 JTAG．ICE、專門 UART 調試通河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 19道(DBGU)及嵌入式的實時追蹤的一系列的調試功能。AT91RM9200 集成了許多標準接口，包括 USB 2．0 全速主機和設備端口及與多數外設和在網絡層廣泛使用的 10/100 Base．T 以太網媒體訪問控制器(MAC)。這使得開發(fā)、調試所有的應用，特別是受實時性限制的應用成為可能，并且便于實時操作系統(tǒng)的移植，真正成為實時多任務系統(tǒng)。(9)主頻最高可達 300MIPS。(7)MPU 支持實時操作系統(tǒng)。(5)支持 VFP9 浮點處理協(xié)處理器。(3)支持 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb 指令集。其中 ARM9 系列微處理器主要應用于下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業(yè)控制、存儲設備和網絡設備等領域， 其主要特點如下：(1)支持 DSP 指令集，適合于需要高速數字信號處理的場合。ARM 是一個不斷發(fā)展的微處理器家族。目前，全世界有幾十家大的半導體公司都使用 ARM 公司的授權，返回圖 24 參數在線自校正工作流程圖顯示模塊溫度檢測電源模塊DA 數據轉換FLASHSDRAMAT91RM9200存儲模塊 圖 31 系統(tǒng)硬件設計框圖河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 18因此使得 ARM 技術獲得了更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個系統(tǒng)成本降低，使產品更容易進入市場被消費者所接受，更具有競爭力。 AT91RM9200 處理器概述 ARM 簡介ARM 即 Advanced RISC Machines 的縮寫，既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。入口取當前采樣值PID 控制器輸出e(ck)=[e(ke(kl))/Te(kl)=e(k)e(k)=r(k)y(k)e(k)、 e(ck)模糊化模糊整定 kp， ki， kd?計算當前 kp, ki, kd河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)論文（或設計說明書） 17第 3 章 溫度控制系統(tǒng)硬件設計本文采用 Atmel 公司的 32 位 ARM9 嵌入式微處理器 AT91RM9200 作為主控制芯片，系統(tǒng)通過溫度傳感器把采集到的實時溫度信號經過溫度檢測電路傳給 AT91RM9200，經控制算法處理得到控制信號，最后再經過 D/A 轉換得到輸出信號輸出給控制執(zhí)行機構達到自動控溫的效果。模糊決策采用：與(And) 方法為 min，或(or)