ARM与X86嵌入式工控机选型对比:功耗与性能之争
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更新于2024-08-07
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本文主要探讨了硬件系统选型在软件构造系统中的关键作用,特别是针对ARM和X86嵌入式工控机的比较分析。CISC(Complex Instruction Set Computing)架构的代表是X86,而RISC(Reduced Instruction Set Computing)的典型是ARM处理器。ARM因其优点在嵌入式领域占据主导地位,这主要体现在以下几个方面:
1. **成熟处理器IP**:ARM提供了成熟的处理器知识产权,使得开发者能够快速利用,显著缩短了产品研发周期,降低了开发难度,且针对性强。
2. **低功耗**:嵌入式系统往往应用于移动或资源受限的场景,如便携设备,ARM处理器功耗较低,能满足这些场合的需求,尤其是在空间有限且散热是个挑战的地方。
相比之下,X86架构的系统,如PC和服务器,其CPU通常需要复杂的南桥和北桥来扩展功能,如内存控制器、PCI控制器等,虽然扩展性强但结构复杂,更适合通用设备而非专用设备。
湖南大学李臻君硕士论文中,作者针对工业测控应用对低功耗处理器的需求,选择ARM系列作为解决方案。由于ARM原生不支持PC/104总线,因此论文设计了一个CPLD可编程逻辑来实现ARM本地总线与PC/104总线之间的转换。设计中,硬件选用了Samsung的S3C2410处理器,软件则采用嵌入式Linux操作系统。
论文详细描述了系统的设计过程,包括最小系统、CAN网络、以太网和PC/104总线控制器的实现。重点在于PC/104总线控制器的设计,通过比较ARM本地总线和PC/104总线的时序,使用VHDL语言实现了逻辑。Linux操作系统移植也是一项关键工作,涉及配置、编译和下载调试,以及针对PC/104总线和CAN总线的驱动程序开发。
通过实际应用,该系统在机车工业控制领域表现出色,不仅定点运算能力达到X86水平,而且通过了高低温测试、射频干扰测试,并在装车试运行中稳定运行,证明了ARM和PC/104总线的嵌入式工控机设计的可行性。
关键词:嵌入式系统、ARM处理器、PC/104总线、CAN总线在实际项目中的成功应用体现了技术选择和优化的重要性,对于工业控制系统的低功耗、高效和可靠性需求具有参考价值。
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杨_明
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