ARM处理器与PC/104总线嵌入式工控机的设计与实现

本文主要探讨了基于ARM处理器的PC/104总线嵌入式工业控制工控机的设计与实现。PC/104总线作为一种广泛应用于工业控制环境的标准总线，其高效性和稳定性对于低功耗设备至关重要。本文作者李臻君在湖南大学硕士研究中，针对X86处理器的功耗问题，选择ARM处理器作为核心，因为ARM具有低功耗和高性能的优势。 首先，文章回顾了工业控制计算机的发展历程，强调了PC/104计算机在其中的重要地位，并解释了嵌入式系统的基本构成和软硬件协同工作原理。作者比较了X86和ARM处理器架构，指出ARM在功耗控制方面的优势，尤其是在对功耗敏感的工业应用中的适用性。 接下来，设计者从PC/104总线规范出发，详细设计了基于ARM的嵌入式工控机系统，硬件选用了Samsung的S3C2410处理器，软件系统则采用了嵌入式Linux操作系统，以提供稳定的操作环境。重点部分在于PC/104总线控制器的设计实现，通过对比ARM本地总线时序与PC/104总线时序，使用VHDL语言构建了逻辑控制器，确保了两者间的无缝通信。 Linux操作系统移植是项目的关键步骤，包括配置、编译和下载调试。文章详细描述了如何将Linux驱动移植到该系统，特别关注了PC/104总线驱动的编写，它负责地址映射和中断处理，以及CAN总线驱动的开发，包括数据缓冲区管理、文件操作接口等。驱动的编译和下载流程也是文章的重点内容。 在实际应用方面，作者针对机车工业控制的具体需求，开发了一套系统，并进行了性能测试，结果显示其定点运算能力与X86相当，且通过了高低温测试和射频干扰测试，证明了设计的可靠性。经过3个月的装车试运行，系统表现出稳定的性能，充分满足了设计目标。 本文深入研究了PC/104总线控制器在ARM处理器嵌入式系统中的关键作用，以及如何通过软硬件协同，将ARM与PC/104总线有效结合，实现低功耗、高性能的工业控制解决方案，为嵌入式系统和工业自动化领域的技术进步做出了贡献。关键词：嵌入式系统、ARM处理器、PC/104总线、CAN总线。