ARM9嵌入式工控机设计——聚焦低功耗高性能

该文档是西南科技大学自动化专业的一份基于ARM9的嵌入式工控机设计方向设计报告，由学生周靖力学号20105797完成，指导教师为李驹光，设计时间为2010年10月15日至11月9日。报告涉及了采用ATMEL的AT91SAM9X25芯片作为核心，设计一款具备特定硬件配置和工业环境适应性的嵌入式工控机。 嵌入式工控机设计的关键知识点： 1. **ARM9微处理器**: ARM9是ARM公司的一种微处理器系列，以其低功耗、高性能和广泛应用在嵌入式系统中。AT91SAM9X25是基于ARM926EJ-S内核的处理器，主频400MHz，适用于工业级应用。 2. **硬件配置**： - **内存**：128MB DDR2 SDRAM，提供高速数据处理能力。 - **存储**：1GB NAND Flash，用于存储操作系统和应用程序。 - **网络**：双10/100Mbps自适应工业以太网接口，确保网络连接稳定。 - **通信**：2路CAN总线接口，4路高速串口，1路调试串口，2路USB2.0接口，用于设备间通信和数据传输。 - **扩展**：大容量SD存储卡接口和多路GPIO，增加存储和控制功能。 - **电源**：支持宽电压范围（9V~30V），适应不同环境需求。 3. **环境适应性**：设计的工控机需满足严格的工业现场环境要求，包括在-40℃到80℃的温度范围内正常工作，湿度5%~95%RH，以及防水、防霉、防尘的“三防”要求。 4. **端口保护**：为了确保系统稳定性，各个对外接口（如以太网、CAN总线、串口和USB接口）都需要有保护措施，防止外部干扰和损坏。 5. **设计工具**：使用Protel99SE/DXP或Cadence软件进行原理图设计和PCB设计，其中PCB设计要求为6层，以优化信号完整性和电磁兼容性。 6. **设计流程**：报告记录了设计过程，包括器件功能研究、PCB库下载、原理图设计和PCB封装等步骤，展示了一个完整的硬件开发流程。 7. **嵌入式系统与ARM架构**：嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用，而ARM架构因其高效能、低功耗的特性，成为嵌入式领域的首选。在嵌入式操作系统层面，可能涵盖了实时操作系统（RTOS）、Linux等，这些操作系统能够在ARM处理器上高效运行，提供必要的系统服务和应用程序执行环境。 这份设计报告不仅展示了嵌入式系统设计的基本要素，还强调了在恶劣环境下运行的硬件设计挑战，以及如何通过规范的设计流程和工具来实现这些目标。