基于ARM的嵌入式工控机研究：SDRAM与NAND Flash设计

"基于ARM的PC/104总线嵌入式工控机的研究和实现" 这篇硕士论文主要探讨了如何利用ARM处理器构建一个基于PC/104总线的嵌入式工控机系统，同时深入解析了SDRAM的工作原理以及NAND Flash的接口设计。在嵌入式系统中，低功耗和高性能是关键，ARM处理器因其这些特性而被广泛应用。论文作者李臻君选择了三星公司的S3C2410作为硬件处理器，这是一款支持NAND Flash控制器的ARM处理器。 在SDRAM原理方面，SDRAM（Synchronous Dynamic Random-Access Memory）是一种同步动态随机存取内存，它与系统时钟同步工作，提高了数据传输速率。图3.2展示的SDRAM原理图可能包含了SDRAM的地址总线、数据总线、控制信号（如CAS、RAS、WE）以及时钟信号等组成部分。SDRAM通过这些信号与处理器交互，执行读写操作。 NAND Flash电路设计是嵌入式系统中存储器的重要部分。NAND Flash因其高存储密度和快速的写入与擦除速度而被广泛采用。文中提到的K9F1208是一款NAND Flash芯片，其wP管脚用于写保护，通常连接到电源正极以防止意外写入。由于S3C2410对超过64MB的NAND Flash支持有限，当需要更大存储容量时，可以通过CPLD（Complex Programmable Logic Device）扩展NAND Flash。CPLD可以转换ARM处理器的本地总线时序，使其与NAND Flash的读写时序匹配，配合驱动程序完成设备的读写操作。 在论文中，李臻君还介绍了PC/104总线规范，这是一种紧凑、模块化的嵌入式计算机总线标准，适合于工业控制应用。为了使ARM处理器与PC/104总线兼容，CPLD被用作接口，转换两种总线的时序。此外，论文涵盖了硬件设计的其他关键部分，如最小系统、CAN网络、以太网络和PC/104总线控制器的实现。 在软件层面，嵌入式Linux操作系统被选为平台，其移植包括配置、编译和下载运行调试。论文详细描述了如何编写针对PC/104总线的驱动程序，包括地址映射、中断处理和文件操作接口。此外，还开发了基于PC/104的CAN总线驱动，涉及初始化、中断处理、数据缓冲区管理和驱动的编译下载过程。 最后，论文展示了针对机车工业控制的实际系统开发，包括系统的主要技术指标、性能测试和环境适应性测试。经过严格的高低温测试和射频干扰测试，以及3个月的装车试运行，系统表现出良好的稳定性和性能，满足了设计要求。 关键词：嵌入式系统；ARM处理器；PC/104总线；CAN总线