最受工程师喜爱的ARM设计方案精华集锦

最受工程师喜爱的ARM设计方案精华集锦电子发烧友网讯：电子发烧友网的读者在2012年上半年都在关注哪方面的技术趋势，哪些内容最受到工程师们的青睐？基于此，电子发烧友网将陆续整合推出各热门技术点设计方案精华集锦系列，本篇为《最受工程师喜爱的ARM设计方案精华集锦》，敬请关注后续系列。基于ARM的远程无线视频监控系统设计随着计算机、网络、通信技术的发展，以及多媒体视频技术的不断完善，基于网络的第三代远程网络视频监控系统取得了长足的发展。新一代的监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心。系统采用嵌入式多任务操作系统、高效的视频压缩芯片和功能强大的嵌入式处理器，将视频压缩和传输处理工作全部内置到芯片上，前端摄像机送来的视频信号数字化后经过压缩、打包等过程变成基本网络协议的视频流，通过网络的传输，视频流发送到接收端。视频接收端可利用软件进行解码，在PC上进行显示和处理。系统硬件平台本系统是以PXA270为微处理器的ARM开发平台组成。PXA270是一个32位处理器，可在312MHz、416MHz、520MHz和624MHz这4种不同的时钟频率下运行。用在高性能、低功耗、便携、手持式的设备中。它加入了IntelXscale技术，具有调节动态电压和频率以及完善的电源管理功能，提供了工业界领先的MIPS/mw性能。外接网卡接口与处理器直接连接，实现以太网通信，可利用TFTP协议对内核和根文件系统的映像进行快速下载。有3个UART分别是标准、蓝牙和全功能的UART，可以通过全功能UART与GPRSDTU相连接进行信号传输。3个USB接口，可以与USB摄像头相连接进行图像采集。USB摄像头采用的是以OV511为芯片的网眼V2000摄像头。GPRSDTU是一款基于GPRS网络的无线数据传输终端设备，提供全透明数据通道，网络覆盖范围广能使用移动电话的地方就可以使用支持数据透明传输与协议转换，支持备用数据中心，点对点互连功能，支持永远在线、空闲下线和空闲掉电3种工作方式，具有短信和电话唤醒功能，支持断线自动重连功能。系统总体设计整个监控系统主要是由ARM、GPRSDTU、USB摄像头和PC组成。ARM开发板以Linux操作系统编写驱动，通过指令调度利用USB摄像头进行图像采集，将采集好的图像通过GPRSDTU进行无线传输，PC与因特网相连接，接收到GPRSDTU传输过来的图像，通过VC++编写上位机，可以看到监控点传输的图像。操作人员可以通过短信或电话对监控端进行控制，可以使监控端随时处于工作或关闭状态，这样一来不仅可以随意对监控端进行控制还可以节省流量，经济实惠，特别适用于一些对动态图像要求不高的环境，系统结构框图如图1所示。图1系统结构框图系统软件设计本系统采用Linux为操作系统，它是一个多用户、多任务操作系统；具有良好的开放性，遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。具有完善的内置网络。Linux在通信和网络功能方面均优于其他操作系统。为用户提供了强大完善的网络功能。根据程序开发的需要对Linux操作系统进行裁减与编译，将制作好的Linux操作系统通过JTAG下载到ARM开发板里，就可以使用arm-linux对ARM开发板进行控制。图像的采集是通过ARM-Linux调度Video4Linux和影像设备驱动程序来进行视频捕获。Video4Linux是Linux影像系统与嵌人式影像的基础，是Linux内核里支持影像设备的一组API，Linux在多媒体上的应用是目前非常热门的研究领域，其中最关键的技术则是Linux的Video4Linux。在Linux内核中对Video4Linux进行配置，如图2所示。配置好以后通过bootloader下载到ARM-Linux里。USB摄像头使用的是OV511芯片的网眼V2000摄像头。在Linux操作系统里配置好OV511芯片的驱动，如图3所示。图2配置VideoforLinux【详情参阅：基于ARM的远程无线视频监控系统设计】基于Linux系统和ZigBee的智能家居系统方案摘要：根据现代家居的发展需求，提出了一种智能家居系统的整体设计方案，以ARM11S3C6410为核心处理器，Linux嵌入式系统为家居总中心监控系统，使用LinuxQt完成了控制程序及人机界面的编写，采用GPRS通信技术完成了系统的远程通信及监控，组建基于ZigBee无线通信技术的系统内部网络，并完成了对家电的基于统一协议的控制，实现了家居的智能化。0引言随着网络技术和通信技术的不断发展以及人们对生活要求的不断提高，实现家庭智能的远程监控已经成为必然的趋势。国家建设部住宅产业化促进中心提出住宅小区要实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范自动化监控管理：对住宅的火灾、有害气体的泄漏实行自动报警；防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器；系统应能与计算机安全综合管理系统联网；计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。随着GPRS远程通信技术和短距离无线网络通信技术的不断发展和成熟，智能家居的监控技术也逐步成熟。GPRS网络通信业务是通信公司推出的一项数据传输通信业务，在GPRS网络覆盖区域内，传输距离不受限制，通信费用相对低廉，传输速率较快。Zig-Bee短距离无线通信技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。本文解决了家庭智能嵌入式系统、GPRS远程通信、ZigBee无线通信、家电解码及编码、家居控制协议等相关技术难点，分析了其各自基本特点和所要实现的基本功能，并在此基础上提出了基于Linux嵌入式系统和ZigBee网络及GPRS无线通信的智能家居系统的总体解决方案。1系统整体设计方案智能家居网络指的是在一个家居中建立一个通信网络，将各种家电设备互相连接起来，实现对所有智能家居网络上设备的远程使用和控制及任何要求的信息交换，如音乐、门窗、电源、电视或数据等等。智能家居网络的构架包括家庭内部网络系统、智能家居控制器以及智能家居网络与外部网络之间的数据通信。其中，智能家居控制器是智能家庭网络的一个重要组成部分，起到核心的管理、控制和与外部网络通信的作用。它是通过家庭管理平台与家居生活有关的各种子系统有机结合的一个系统，也是连接家庭智能内部和外部网络的物理接口，完成家庭内部同外部通信网络之间的数据交换功能，同时还负责家庭设备的管理和控制。智能家居控制器一方面需要为家庭内部布线提供通信接口，采集家庭设备的信息，并进行处理、自动控制和调节；另一方面智能家居控制器作为家庭网关，也为外部提供网络接口，连通家庭内部网络和外部网络，使得用户可以通过GPRS网络等方式访问家庭内部网络，实现监视和控制。系统控制方案如图1所示。图1系统整体控制框图本系统采用三星公司最新推出的ARM11S3C6410控制芯片为核心控制器，完成所有家庭内部数据的处理，包括数据的采集与控制命令的发出，是整个智能家居控制的核心，采用Linux嵌入式系统为家居总中心监控系统，能够自动运行、处理数据，通过串口管理、无线网络来控制各控制终端，并且中心控制器通过GPRS模块实现家庭系统与手机的通信，使用户可以通过短信方式实现家庭系统的远程控制，同时，控制器还采用10.3寸触摸屏为用户提供命令输入端，采用LinuxQt完成人机界面的编写，通过ZigBee无线通信协议完成家庭内部数据的传输，方便用户实现本地控制。控制终端为单片机组成的若干小的控制系统控制各家用设备，并通过控制总线将这些小的控制系统组成网络，连接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。【详情参阅：基于Linux系统和ZigBee的智能家居系统方案】#p#液晶触摸屏接口设计方案#e#基于ARM微处理器的液晶触摸屏接口设计摘要：作为人机交互的重要手段，液晶触摸屏使用越来越多，基于微控制器与触摸屏的接口技术在工业控制、智能家电等领域得到应用广泛，开发微控制器与液晶触摸屏的接口技术是智能电子产品设计的重要工作；介绍了一款液晶触摸屏系统的总体设计方案、电路接口和编程方法；该系统由TFT液晶屏模块、触摸屏和ARM微处理器控制板组成；TFT液晶模块内置SSD1289控制器，尺寸3.2英寸、分辨率240×320像素；触摸屏由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843组成；控制板采用ARM7微处理器LPC2148为控制核心；测试和工程实践结果表明，所设计的软、硬件达到了各项要求，并且具有操作方便、稳定性好、性价比高等技术特点，有较好的推广应用价值。0引言人机交互界面的种类较多，如键盘、数码管显示器、液晶显示器及带触摸的液晶屏等。决定人机交互接口方式的主要因素是成本和实际应用的需要。近十年来，液晶触摸屏以功耗低、重量轻、精度高和良好的人机界面等技术特点，在电子设备特别是手持类电子产品中得到了普遍应用。带触摸的液晶屏，只要能测量出触摸点的坐标位置，即可根据屏上对应坐标点的显示内容或图符获知触摸者的意图，通过微处理器处理声音、图像、文字及触摸输入控制等信息，使之成为能进行信息存取、输入和输出的集成系统。基于微控制器与液晶模块的硬件接口设计及软件编程在智能系统设计中有着重要的应用价值。ARM微处理器，运算速度快、资源丰富、性价比高，是当前较为流行的嵌入式控制器。本文介绍的一款基于ARM7微处理器LPC2148接口的3.2寸液晶触摸屏，具有精度高、彩色显示逼真、应用灵活等特点，可作为中高档电子产品字符、图像的显示及人机对话的窗口。1总体设计方案系统的总体设计方案如图1所示。液晶触摸屏系统由312寸TFT液晶屏模块、触摸屏和ARM微处理器控制板组成。触摸屏由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843组成，触摸传感部件安装在LCD液晶屏前面，用于检测用户触摸位置，用户触摸信息送往ADS7843控制器，并转换成触点坐标，送给ARM7控制板，LPC2148微处理器与液晶及触摸模块相连接，根据接收到的触摸信息，进行信号运算和处理，输出蜂鸣器等控制信号，控制液晶屏实现用户画面和数据的显示。图1液晶触摸屏系统总体设计方案2电路及原理2.1液晶触摸屏原理及ADS7843触摸控制电路原理如图2所示。U1为3.2英寸TFT液晶模块，+3.3V供电；内置SSD1289液晶控制器；液晶屏分辨率为240×320像素；屏幕颜色26万色；屏幕尺寸为57mm×79mm，有效显示面积为51mm×65mm.SSD1289液晶控制器由16位并行数据接口、内部控制器和LCD驱动器组成。液晶数据传输方式为16位并行方式，LPC2148的16根I/O口线分别接液晶模块的DB0~DB15.PWM为亮度驱动控制输入，经9013三极管放大后作为液晶背光。触摸屏部分由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843（U2）组成。【详情参阅：基于ARM微处理器的液晶触摸屏接口设计】ARM7与FPGA在工业控制中的应用工业控制中往往需要完成多通道故障检测及多通道命令控制(这种多任务设置非常普遍)，单独的CPU芯片由于其外部控制接口数量有限而难以直接完成多路检控任务，故利用ARM芯片与FPGA相结合来扩展检控通道是一个非常好的选择。这里介绍用Atmel公司ARM7处理器(AT91FR40162)和ALTERA公司的低成本FPGA芯片(cyclone2)结合使用完成多通道检控任务的一种实现方法。各部分功能简介图1为此系统的结构连接框图。如图所示，ARM芯片与FPGA芯片之间通过数据总线、地址总线及读写控制线相连，而与终端PC则通过串口通信;FPGA与目标设备通过命令控制总线和故障检测总线相连。图1系统结构框图1故障检测和命令控制部分故障检测：检测通道的故障(正常)信号以高(低)电平方式指示，其一旦有故障产生就会保持高电平不变直到故障排除。针对这种特征，在ARM控制器端采用定时中断循环查询方式来判断故障通道的状态。定时中断程序通过对ARM地址总线在FPGA中进行译码而顺序锁定被检测通道的电平值，然后再经数据总线传