基于ARM的嵌入式工控机：PC/104总线研究与实现

本文主要探讨了嵌入式系统的发展及其特点，特别关注了基于ARM处理器的PC/104总线嵌入式工控机的研究和实现。文章由湖南大学硕士研究生李臻君撰写，导师为黎福海教授，专业为电路与系统。 嵌入式系统的发展与特点： 随着微电子技术的进步，嵌入式系统在各领域中的应用越来越广泛，其CPU使用量远超通用PC。嵌入式系统设计正朝着更专业、更可靠、更安全、更灵活的方向发展，注重系统功能、成本、体积、功耗和可管理性。嵌入式系统的基本特征包括“嵌入性”（系统被集成到特定应用中）、“专用性”（针对特定任务设计）和“计算机系统”（基于计算机技术的定制化系统）。 基于ARM的PC/104总线嵌入式工控机设计： 由于x86架构处理器功耗较高，不适合某些工业测控应用，而ARM处理器以其低功耗和高性能成为理想选择。然而，ARM处理器不直接支持PC/104总线，因此，设计中采用了CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现ARM本地总线与PC/104总线的转换。 文章详细内容： 1. 阐述了工业控制计算机和PC/104总线的现状，以及嵌入式系统的历史、组成，对比分析了X86和ARM处理器架构的优缺点。 2. 设计了基于ARM处理器的PC/104工控机，选择了Samsung公司的S3C2410处理器和嵌入式Linux操作系统。 3. 描述了系统硬件实现细节，包括最小系统、CAN网络、以太网和PC/104总线控制器，重点讨论了PC/104总线控制器的实现方法，通过VHDL语言实现逻辑。 4. 移植了嵌入式Linux操作系统，并编写了PC/104总线驱动和CAN总线驱动，实现了地址映射、中断处理和文件操作接口。 5. 开发了适用于机车工业控制的实际系统，进行了性能测试和环境适应性验证，系统在3个月的装车试运行中表现正常，满足设计需求。 关键词：嵌入式系统；ARM处理器；PC/104总线；CAN总线 这篇硕士论文深入研究了基于ARM的嵌入式系统在PC/104总线工控机中的应用，对于理解嵌入式系统设计、ARM处理器的应用以及PC/104总线技术具有重要的参考价值。