【正文】 針對應(yīng)用，選擇適當(dāng)?shù)男酒?、體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計滿足應(yīng)需求的接口、設(shè)計方便安裝的機(jī)械結(jié)構(gòu)；軟件上則明確是否需要操作系統(tǒng)、配置適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)軟件環(huán)境、編寫專門的應(yīng)用軟件[2]。上述定義較好地描述了嵌入式系統(tǒng)各方面的特征，不同的應(yīng)用對計算機(jī)的有不同的需求，嵌入式計算機(jī)在滿足應(yīng)用對功能和性能需求的前提下，還要適應(yīng)應(yīng)用對計算機(jī)的可靠性、機(jī)械結(jié)構(gòu)、功耗、環(huán)境適應(yīng)性等方面的要求，在一般情況下，還要盡量降低系統(tǒng)的成本。計算機(jī)的硬件系統(tǒng)主要由中央處理器（CPU）、存儲器、外部設(shè)備以及連接各個部分的計算機(jī)總線組成。計算機(jī)是能按照指令對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行自動加工處理的電子設(shè)備，一套完整的計算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個部分。 嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)（Embedded system）也稱嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)。通常嵌入式系統(tǒng)是針對某一特殊領(lǐng)域而專門設(shè)計和應(yīng)用的，既要求產(chǎn)品體積小、實(shí)時性好、系統(tǒng)可靠性好，又要求產(chǎn)品的性價比高。嵌入式系統(tǒng)在形式上可以分為系統(tǒng)級、板級、器件級。關(guān)鍵詞：ARM；Linux；嵌入式系統(tǒng)；溫度控制系統(tǒng)AbstractIt’s a broad application to measure and control temperature in the industry in some industry，such as oil，chemistry，electric power，metallurgy，it’S a very important tache to measllre and control temperature，temperature parameter is all important index in industry control situation.The paper mainly researches the application in kinds of temperature controlsituations in the industry field based on ARM9 construct and embedded Linux the control projects normally are PLC and normally aims atsingle project or small repetition project，lacks in agility and volume，the cost ishigher paratively；SCM is mainly used in the minitype equipment，the cost andthe power is lower，the efficiency is higher，but it is hard to order toadapt to the improvement of information industry，the paper focuses on strongpointa，weakpoints and applied fields of PLC and SCM，and puts forward to adopt ARM9 embedded micro controller and Linux operation system to control the temperature，Ithas a good expansibility，dependability，fast response speed，small volume，offers anew type control project to users.Firstly the paper discusses the posing of the embedded operation system，then designs the hardware system of temperature control system which mainlyconsists of CPU module，analog circuit modde，storage module and municationmodule；In the design of software system，we aim at the transplant ofBootloader，thetransplant of Linux kernel，the tailor of root file system，the programming of dfiversandapplications.The functions of system mainly are circularly sampling the data from the ADchannels，uploading the data to the server，and receiving the control data packagefrom the server and record the online test，we conclude that，the system is steady，has good sampling andcontrol can be good for reducing the cost of production and labour intensity，and guarantees the safe production.Key words：ARM，Linux，embedded system，temperature control system目 錄1 緒 論 1 嵌入式的概述 1 嵌入式系統(tǒng)的定義 1 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 2 國內(nèi)外現(xiàn)狀以及研究意義 2 選題背景和主要工作 32 溫度控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計 5 系統(tǒng)概述 5 系統(tǒng)的總體架構(gòu) 5 硬件系統(tǒng)的設(shè)計原則 5 系統(tǒng)硬件的整體結(jié)構(gòu) 6 系統(tǒng)軟件的整體結(jié)構(gòu) 63 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 8 AT91RM9200芯片介紹 8 ARM920T處理器概述 8 ARM920T系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 8 ARM920T的存儲器格式 10 外圍電路設(shè)計 10. 1 AT91RM9200相關(guān)接口和控制器 10 模擬電路設(shè)計 12 存儲模塊設(shè)計 14 通訊模塊設(shè)計 164 嵌入式Linux操作系統(tǒng)的建立 17 交叉編譯環(huán)境的建立 17 BootLoader模塊設(shè)計 18 BootLoader概述 18 AT91RM9200的啟動流程 19 BootLoader的移植 20 M Linux的移植 22 基于NandFlash的文件系統(tǒng)設(shè)計 23 AT91RM9200系統(tǒng)內(nèi)核的燒寫 25 嵌入式Linux的設(shè)備驅(qū)動程序 26 設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)過程 26 加載和卸載驅(qū)動程序 27 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的驅(qū)動程序設(shè)計 275 溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計 29 相關(guān)概念 29 進(jìn)程 29 進(jìn)程間通信 30 共享內(nèi)存 30 信號量 31 套接字 32 溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計 33 主程序功能與實(shí)現(xiàn) 34 AD數(shù)據(jù)采集程序功能與實(shí)現(xiàn) 34 DA數(shù)據(jù)采集程序功能與實(shí)現(xiàn) 37 網(wǎng)絡(luò)通信程序功能與實(shí)現(xiàn) 38 日志記錄程序功能與實(shí)現(xiàn) 41 Makefile的編寫和源文件的編譯 42結(jié) 論 44致 謝 45參考文獻(xiàn) 46附錄 A 英文原文 47附錄 B 中文翻譯 55附錄 C 程序代碼 6165 / 701 緒 論 嵌入式的概述隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域、無線通信領(lǐng)域、智能儀表，消費(fèi)電子等各個領(lǐng)域。系統(tǒng)功能主要是循環(huán)采集AD通道數(shù)據(jù)，上傳AD數(shù)據(jù)到服務(wù)器，接收服務(wù)器下發(fā)的控制數(shù)據(jù)包，記錄日志等。為了適應(yīng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)革新以及產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化現(xiàn)代化的發(fā)展，本文針對PLC和單片機(jī)控制的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM920T和Linux操作系統(tǒng)相結(jié)合的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，具有系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高、響應(yīng)速度快、體積小等特點(diǎn)，為用戶提供了一種新型的控制方案。目前控制方案主要是采用傳統(tǒng)的PLC和單片機(jī)進(jìn)行控制。摘 要溫度的測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域中，對度的測量和監(jiān)控是非常重要的一個環(huán)節(jié)，溫度參數(shù)是工業(yè)控制中的一項重要的指標(biāo)。本文主要研究了基于ARM9架構(gòu)的嵌入式Linux系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中各種爐溫控制場合中的應(yīng)用。PLC主要是針對單項工程或者重復(fù)數(shù)極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機(jī)主要用于小型設(shè)備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點(diǎn)，但可移植性較差。本文首先論述了嵌入式操作系統(tǒng)的組成，接著設(shè)計了溫度控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，主要括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分；在對溫度控制系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計中，主要是針對BootLoader的移植、Linux內(nèi)核移植、根文件系統(tǒng)的定制、驅(qū)動程序的編寫和應(yīng)用程序的編寫五部分進(jìn)行設(shè)計。通過在線運(yùn)行測試，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產(chǎn)成本和工人的勞動強(qiáng)度，為安全生產(chǎn)提供保證。它以嵌入式應(yīng)用為目的，將計算機(jī)硬件和軟件相結(jié)合，完成特定的任務(wù)和功能。系統(tǒng)級指的s各種工控機(jī)，板級是指帶有CPU的主板和OEM(OriginalEquipment Manufacturer)產(chǎn)品，器件級以單片機(jī)最為典型，后來許多半導(dǎo)體廠商以嵌入式應(yīng)用為目標(biāo)，形成嵌入式微處理器，并有許多嵌入式操作系統(tǒng)的支持。所以對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)來說，如何針對某種具體應(yīng)用來選擇合適的嵌入式處理器，使嵌入式操作系統(tǒng)與之配合是非常關(guān)鍵的。顧名思義，嵌入式系統(tǒng)是計算機(jī)的一種特殊形式，所以在理解嵌入式系統(tǒng)概念前，必須先明確計算機(jī)的基本概念。軟件是指令與數(shù)據(jù)的集合，而硬件則是執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)的環(huán)境平臺，是那些看得見、摸得著的部件。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。簡單地說，嵌入式系統(tǒng)是為具體應(yīng)用定制的專用計算機(jī)系統(tǒng)，定制過程既體現(xiàn)在軟件方面，也體現(xiàn)在硬件方面。 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)是“專用’’的計算機(jī)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)微處理器大多非常適合于工作在為特定用戶群所設(shè)計的系統(tǒng)中，稱為“專用微處理器，它專用于某個特定的任務(wù)，或者很少的幾個任務(wù)。特別是在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下，系統(tǒng)仍能夠正常工作。而嵌入式處理器結(jié)構(gòu)簡單，資源較少。 國內(nèi)外現(xiàn)狀以及研究意義目前以信息家電為代表的互聯(lián)網(wǎng)時代嵌入式產(chǎn)品，不僅為嵌入式市場的發(fā)展展現(xiàn)了美好的前景，還給嵌入式技術(shù)的發(fā)展注入了新的生命力。針對外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入式設(shè)備必須配有通訊接口，以及相應(yīng)的TCP/IP協(xié)議棧支持。（2)支持小型電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸，微功耗和低成本由于消費(fèi)類電子以及應(yīng)用場合的需要，嵌入式的集成度越來越高，體積越來越小，功耗越來越低。（3)提供精巧的多媒體人機(jī)界面嵌入式設(shè)備之所以為億萬用戶樂于接受，其中重要的因素之一就是他們與使用者之間的親和力以及自然的人機(jī)交互界面。工業(yè)控制，這一當(dāng)今熱門領(lǐng)域更是讓嵌入式系統(tǒng)找到了一個良好的發(fā)展空間。而嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)其具有功耗小，集成度高，專用性強(qiáng)，速度快，編程方便，價格低等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為當(dāng)今工業(yè)控制的首選。自從1965年我國研制出第一塊集成電路至今，集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了40多年風(fēng)風(fēng)雨雨，可現(xiàn)在依然落后于發(fā)達(dá)國家，甚至不如后起的一些國家和地區(qū)。利用嵌入式系統(tǒng)帶來的良好機(jī)遇，采取特色產(chǎn)品戰(zhàn)略，大力發(fā)展各種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IP(Intelligence Property)核H1，形成技術(shù)積累和IC產(chǎn)品特色，滿足工業(yè)控制的市場需求，縮短技術(shù)差距，使我國不僅僅是一個制造大國，而且成為一個制造強(qiáng)國。 選題背景和主要工作溫度的測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，尤其在石油、化工、電力、冶金等重要工業(yè)領(lǐng)域中，對溫度的測量和監(jiān)控是非常重要的一個環(huán)節(jié)。由于爐子的種類，用途，實(shí)現(xiàn)手段的不同，各種加熱方法也不盡相同，比如煤氣、天然氣、油、電力等等，但就其控制系統(tǒng)本身的動態(tài)性而言，基本屬于大慣性，純滯后環(huán)節(jié)。PLC主要是針對單項工程或者重復(fù)數(shù)極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高，功能擴(kuò)展需要較多的模塊；而單片機(jī)主要用于小型設(shè)備的控制，尤其是專業(yè)電子設(shè)備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點(diǎn)，但是也存在程序一次性拷入后無法修改，對外圍設(shè)備的控制較低，抗干擾能力差等缺點(diǎn)。本文的工作主要分為3個部分：一是溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，二是嵌入式linux操作系統(tǒng)的建立，三是溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計。主控制電路由ARM及其外圍電路組成，是溫度控制系統(tǒng)的核心部分，完成整個系統(tǒng)的控制，數(shù)據(jù)傳輸與存儲和信號的處理等工作處理器對模擬電路采集進(jìn)來的模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到實(shí)時溫度數(shù)據(jù)，由控制算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到的數(shù)字控制量經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后通過輸出電路對溫度進(jìn)行控制。 系統(tǒng)的總體架構(gòu) 硬件系統(tǒng)的設(shè)計原則硬件系統(tǒng)設(shè)計必須遵循一下原則：(1)穩(wěn)定性和可靠性：工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，模擬量參數(shù)處理的性能直接影響系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，必須從一開始就充分考慮應(yīng)用現(xiàn)場的各種環(huán)境狀況，采取抗干擾措施，選擇適當(dāng)?shù)脑骷愋秃蛥?shù)，防止串?dāng)_和誤差積累。(2)速度與精度：根據(jù)允許誤差限值，按一定規(guī)則分配各個部件模塊鎖允許的誤差，系統(tǒng)設(shè)計過程中根據(jù)分配的允許誤差選擇位數(shù)較高的轉(zhuǎn)換芯片，提高轉(zhuǎn)換精度，選定電路結(jié)構(gòu)。采用低功耗器件和貼片封裝元器件，可有效降低功耗，減小PCB面積，提高電路本身的抗干擾性能。 系統(tǒng)硬件的整體結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，：信號處理電路信號輸出電路 AT91RM9200存儲模塊通訊模塊