ARM处理器实现PC/104总线嵌入式工控机的研究

"深入理解软件构造系统原理与最佳实践，尤其是PC/104信号定义，以及基于ARM的PC/104总线嵌入式工控机的研究与实现" PC/104总线规范是一种专门针对嵌入式控制设计的工业计算机总线标准，它在信号定义上与PC/AT基本相同，但在电气和机械特性上有所差异，旨在提供一种小型、高效且具有抗震性的堆栈式结构。总线包含104根引脚，支持16位和8位数据宽度的兼容。PC/104的主要特点包括： 1. 尺寸紧凑：标准模块尺寸为96x90mm，适合空间有限的应用场景。 2. 堆栈式连接：各模块间通过“针”和“孔”的层叠连接，简化了结构并提高了抗震性。 3. 低功耗驱动：仅需4mA的总线驱动就能保证正常工作，每个模块的能耗约为1.2瓦。 PC/104的信号定义包括数据位（如SD7至SD0）、I/O通道就绪（IOCHRDY）和地址使能（AEN）等，这些信号均采用5V TTL电平，允许输入/输出操作。 在基于ARM的PC/104总线嵌入式工控机研究中，由于ARM处理器并不直接支持PC/104总线，因此需要使用CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现ARM本地总线与PC/104总线之间的转换。这一设计涵盖了以下关键环节： 1. 系统概述：介绍工业控制计算机的发展、PC/104的广泛应用，以及嵌入式系统的基本构成，对比X86与ARM处理器的特性。 2. 总体设计：基于PC/104规范，设计了基于ARM处理器的工控机，硬件选型选择了Samsung的S3C2410处理器，软件选择了嵌入式Linux操作系统。 3. 硬件实现：详细描述了最小系统、CAN网络、以太网络和PC/104总线控制器的实现，重点讨论了PC/104总线控制器的设计，包括总线时序分析和VHDL语言实现。 4. 操作系统移植：详细阐述了嵌入式Linux的配置、编译、下载及运行调试步骤，同时编写了PC/104总线驱动和CAN总线驱动，实现了地址映射、中断处理、缓冲区管理等功能。 5. 应用开发与测试：根据实际需求开发了控制系统，测试显示其运算性能达到设计要求，且通过了严格的环境和干扰测试，经过装车试运行，系统表现稳定，满足设计需求。 关键词涉及的领域包括嵌入式系统、ARM处理器、PC/104总线和CAN总线，这些都是在现代工业控制和自动化领域至关重要的技术。