基于ARM的嵌入式工控机研究：PC/104总线与CAN总线实现

"嵌入式系统; ARM处理器; PC/104总线; CAN总线" 嵌入式系统是现代科技中的重要组成部分，其分类基于硬件和软件的不同特性。硬件方面，嵌入式系统的核心是处理器，其中包括嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式DSP处理器（DSP）和嵌入式片上系统（SOPC）。MPU主要包含CPU本身，不包含其他功能模块，如Pentium系列。而MCU则集成了CPU、内存和I/O接口，通常用于对成本和功耗有严格要求的应用。嵌入式DSP专为数字信号处理设计，具有高效能和低功耗的特点。SOPC是一种高度集成的解决方案，将多个功能组件集成在同一芯片上。 ARM处理器在嵌入式领域广泛应用，尤其是对于功耗敏感的工业测控应用。相较于x86架构，ARM系列处理器具备低功耗和高性能的优势。然而，ARM处理器并不直接支持PC/104总线，因此在设计中需要采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）来实现ARM本地总线与PC/104总线之间的转换。 PC/104总线是微型计算机系统接口标准的一种，常用于工业控制计算机，特别是在小型化、模块化的设备中。湖南大学的硕士学位论文研究了一种基于ARM的PC/104总线嵌入式工控机。论文详细描述了从总线规范出发的设计过程，选择了Samsung公司的S3C2410作为硬件处理器，采用嵌入式Linux操作系统。系统硬件包括最小系统、CAN网络、以太网络和PC/104总线控制器。其中，PC/104总线控制器的实现涉及到ARM本地总线时序和PC/104总线时序的分析，并用VHDL语言完成逻辑实现。 在软件层面，论文涵盖了嵌入式Linux操作系统的移植，包括配置、编译和下载运行调试。同时，开发了针对PC/104总线和CAN总线的驱动程序，实现了地址映射、中断绑定以及数据缓冲区管理等功能。应用程序接口（API）的编写使得用户可以方便地访问和控制硬件资源。 该系统针对机车工业控制领域的需求进行了定制，通过了运算性能测试、高低温测试和射频干扰测试，以及3个月的装车试运行，证明其性能满足设计要求，能够在实际环境中稳定工作。关键词涵盖了嵌入式系统、ARM处理器、PC/104总线技术和CAN通信协议，这些都是构建嵌入式工控系统的关键技术点。