ARM嵌入式数据采集系统：设计与应用

随着科技的飞速发展，数据采集系统的需求日益增强，对实时性、精度、便携性、网络化和智能化提出了更高的要求。传统的8/16位单片机由于资源限制已难以满足这些需求，而PCI或ISA数据采集系统则存在安装复杂、成本高昂和电磁兼容性差等问题。为了应对这些挑战，研究者们转向了嵌入式系统技术，特别是基于ARM架构的嵌入式数据采集系统。 ARM（Advanced RISC Machine）作为嵌入式系统的主流平台，其高效能和低功耗特性使得它在数据采集应用中展现出巨大潜力。本文以中国农业大学硕士研究生陈喜贞的研究为例，她针对F15赛车测控系统，设计了一套软硬件结合、功能齐全且性能优良的嵌入式数据采集系统。系统的核心包括ARM处理器和可编程逻辑器件FPGA，通过扩展UART、LCD、ADC和USB等外围接口，实现了多通道、多参数的数据采集、存储、传输和显示。 在软件设计方面，陈喜贞首先实现了串行通信接口、ADC、NAND Flash和LCD等模块的驱动程序，然后构建了实时操作系统UCOS—11，支持多任务处理，以适应复杂的数据采集需求。利用FPGA的接口逻辑丰富和并行运算能力，有效减轻了CPU的负载，减少了硬件组件，提高了系统的开放性和可重构性。此外，UCOS平台的构建简化了软件开发复杂度，增强了系统的实时性和灵活性，提高了系统的可维护性。 该系统不仅适用于F15赛车的测控，还具有很高的通用性，能够应用于其他数据采集场景。通过实验验证，该系统表现出稳定可靠的性能，成功达到了预期的设计目标。基于ARM的嵌入式数据采集系统的研究不仅解决了传统方法的局限，而且为实时、高效的数据采集提供了新的解决方案，对于推动工业自动化和智能监控等领域的发展具有重要意义。