ARM与X86嵌入式工控机选型对比：功耗与性能之争

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。