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    ARM嵌入式工业控制主板选型技巧
    作者:    发布于:2020/3/20    浏览次数:35

    由于ARM有比INTEL处理器更多的工控特性优势,比如低功耗、高效率、嵌入性能强、可移植实时操作系统等,渐渐成为工控领域主控单元的。ARM工控主板在选型方面要考虑两方面,即硬件及操作系统,硬件方面,包括ARM芯片、ARM PC104主板、ARM 3.5寸嵌入式主板。

    (1)ARM芯片

    ARM处理器是一种16/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微处理器。ARM9系列微处理器具有以下特点:5级整数流水线,指令执行效率更高;支持32位ARM指令集和16位THUMB指令集;支持32 位AMBA总线接口;全性能的MMU,支持Windows CE、Linux等主流的嵌入式操作系统;支持数据Cache和指令Cache,具有更高的数据和指令处理指令。

    (2)ARM PC/104主板

    基于ATMEL AT91SAM9263工业级处理器,标准PC/104工业主板规格,采用8层PCB板高精度工艺,使其具有佳的电气性能和抗干扰性能,QY-9263S集成了常见的嵌入式系统外围接口,如: PC/104、10/100Mbps网络、串口、TFT-LCD、USB Host/Device、音频、8x8键盘、AD、PMW、计数器、IDE、SD卡、CAN总线、RTC、看门狗等,ARM嵌入式PC/104主板无论从功能、稳定性、功耗、体积、成本上来衡量,都具有很大的优势,在嵌入式系统应用中具有出色的表现。

    (3)ARM 3.5英寸工业主板

    基于Cirrus Logic EP9315 ARM9处理器,标准3.5英寸工业主板规格,可为工业控制、人机界面、仪表仪器等行业提供强大的智能控制平台。QY-9315S集成了常见的嵌入式系统外围接口,如:PC/104 、10/100M网络、多串口、VGA、TFT-LCD、USB Host、音频、8x8键盘、硬盘/CF卡、CAN总线、RTC、看门狗,可直接替代X86工控板, 客户只需专注应用程序的开发而无须关注底层驱动程序。

    操作系统方面,目前嵌入式系统常用的操作系统有Linux2.6、Windows CE 5.0;开发环境有UC/GUI、Q/T。

    (1)Linux

    Linux是一种免费、开源的操作系统,因此其支持软件多,可用资源丰富。目前将Linux的内核移植在其上,可使用更多的Linux功能。无论是对于企业服务器还是对于嵌入式系统,Linux 2.6 都是一个巨大的进步。对高端的机器来说,新特性针对的是性能改进、可扩展性、吞吐率,以及对 SMP 机器 NUMA 的支持。对于嵌入式领域,添加了新的体系结构和处理器类型——包括对那些没有硬件控制的内存管理方案的 MMU-less 系统的支持。并且,和往常一样,为了满足桌面用户群的需要,添加了一整套新的音频和多媒体驱动程序,Linux 内核使用了由 Ingo Molnar 开发的新的调度器算法,称为O(1)算法,它在高负载的情况下执行得其出色,并且当有很多处理器时也可以很好地扩展;内核抢占补丁在2.5系列中就已经被打上,接下来在2.6中也会打。这将显著地降低用户交互式应用程序、多媒体应用程序等类似应用程序的延迟。这一特性对实时系统和嵌入式系统来说特别有用;从虚拟内存的角度来看,新内核融合了 Rik van Riel 的 r-map (反向映射,reverse mapping)技术,将显著改善虚拟内存在一定程度负载下的性能;更多功能还需您在后续的工作中切身体会。

    (2)Windows CE

    WinCE推出只有几年时间,但目前已占据了很大市场份额。由于WinCE开发都是大家熟悉的VC++环境,所以对于一般的开发人员都不会有多大难度,这也是WinCE容易被人们接受的原因。开发环境方便快速,微软的强大技术支持,使得WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。此外,WinCE与WindowXP及Win2000的同族性,保证了原来在PC机上开发的程序可容易移植到嵌入式系统中。

    (3)GUI

    常见GUI有QT、UCGUI、MINI/GUI等,Qt是 Trolltech的早也是有名的产品,它初是作为一个跨平台(Win32、Mac、Unix)的C++GUI库开发的,但随着它的发展,其中增加 了一系列与GUI无关的库,如Xml、Socket、Thread等等, 现在Qt已经成为了一个通用的C++跨平台类库,到了4.0版,更是将GUI部分 从核心库分离出来,以利于开发无GUI的服务程序;

    UCGUI设计架构是模块化的,由不同的模块中的不同层组成,由一个LCD驱动层来包含所有对LCD的具体图形操作,UCGUI可以在任何的CPU上运行,因为它是的标准C代码编写的。

    UCGUI能够适应大多数的使用黑白或彩色LCD的应用,它提供非常好的允许处理灰度的颜色管理。还提供一个可扩展的2D图形库及占用少RAM的窗口管理体系

    MiniGUI做为“嵌入式图形中间件”软件产品,是针对嵌入式设备,跨操作系统的图形界面支持系统。通过十年的努力,MiniGUI已经成功应用在手持终端、机顶盒、工控、医疗及军工等行业。被各 大厂商认可并广泛采用,逐渐成为嵌入式图形中间件领域的工业事实标准,从技术架构上包括几个模块:输入抽象层(IAL)、输出抽象层(GAL)、消息模块、窗口模块、图形设备接口模块(GDI) 及MiniGUI组件等;

    ARM平台工业主板技巧:选择工控主板主要的就是合适,不必要求高性能。比如上面的两款工控主板,如果用于8051的延续,替换旧的8051内核,那么选择Cortex-M3就足够了,如果可以,选择其他Cortex-M0也是可以的。如果是做广告机、视频播放器等此类工控机,那么就可以选择第二款Cortex-A5工控主板了。

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