基于ARM的嵌入式系統硬件設計研究

王旭東

【摘要】隨著電子信息技術的發展，以及數控系統的普及應用，我國工業生產中的各項管理環節得到了有力的技術支撐，取得了實質性的進步。目前，國內應用在鈑金加工等行業的數控系統的操作標準較以往有了很大的提升，這就需要采用新式工藝對其進行改善，滿足各項操作要求。基于此，基于ARM的嵌入式系統硬件的設計與研究內容受到相關領域的廣泛關注，并以來該設計內容打開了數控系統構建的格局，促進相關行業的快速發展。本文就基于ARM的嵌入式系統硬件設計內容進行闡述，并將相關的研究成果呈現出來，以期為實踐提供有益的借鑒。

【關鍵詞】ARM;嵌入式系統;硬件設計研究

一、前言

研究了數控系統中所能用到的各類控制接口，將接口控制邏輯語言做了進一步的改換更新。并且，通過將這些研究成果進行整合與設計，實現了嵌入式數控系統硬件平臺的總體設計內容。將該方案付諸實踐應用以后，系統通過了穩定性測評，符合實際生產操作的要求。經仔細測試與研究而知，基于ARM的嵌入式系統硬件設計具備可行性，針對該內容的研究有一定的實踐價值。

二、基于ARM的嵌入式系統硬件平臺的整體方案設計

對于數控系統的方案設計過程來說，該項設計內容要能夠符合整體數控操作系統的要求，才能稱之為完善的設計方案。數控裝置實質上是通過計算機技術的支撐來搭建的操作控制硬件平臺。在傳統的數控系統構造的基礎上，基于ARM的嵌入式數控系統硬件平臺的功能有了較大的改善，為實際生產工作帶來了諸多便利。

（一）嵌入式系統硬件架構概述

近年來，隨著我國傳統制造行業改革進程的不斷推進，數控機床設備的應用對于實際生產能效至關重要，提高了生產單位的綜合生產效率，保障了各項生產管理環節的有序進行。可見，自動化的數控系統及相關設備的應用給社會創造出了更多的價值。通常情況下，數控機床系統是由多個裝置與程序所組成，該系統實際上是經多個子系統整合而成，包括有數控裝置（系統）、驅動裝置（系統）、輸入/輸出系統及程序，其中驅動系統還包括主軸驅動、邏輯控制、位置控制三項內容，分別對應機床設備中的主軸電機、邏輯數據控制與進給電機部分[1]。另外，通過系統檢測環節的處理為數控裝置系統提供必要的反饋結果，以備數據輸出或進入下一個數控循環系統中進行操作處理。

（二）嵌入式系統硬件平臺設計

從整個系統的實際功能來看，嵌入式系統硬件平臺的設計是系統運作的物質基礎，而軟件系統則是系統裝置的靈魂[2]。嵌入式系統硬件平臺的設計原則要遵循系統的實用性與穩定性，而且要與軟件系統互相兼容，共同維護整個系統的正常運轉。現今，我國在某些重點行業采用的嵌入式系統硬件設備的性能極高，不僅采用了高性能多處理器裝備，還運用了高速工業現場總線的硬件結構，進而令整體嵌入式系統的性能更加完善。

三、基于ARM的嵌入式系統硬件的設計細節內容研究

現階段，我國專家學者對于數控系統內容的探究一直在繼續，因其對社會生產實踐具有極大的研究價值。隨著電子計算機技術及網絡信息技術的迅猛發展，嵌入式數控系統的硬件設計內容也進行了多次的改革，使得升級后的硬件系統更能夠符合現代工農業生產對技術領域的要求。

（一）ARM及數控系統運行

ARM是微處理器的代名詞，ARM體系結構從構建伊始至今發生了較大的變化，且仍在不斷的探索之中[3]。一段時期以來，ARM的變革制約著嵌入式系統的整體設計內容的革新。目前，傳統的八位單片機已經暴露了本身資源有限的發展劣勢，越加不適應日漸復雜的實際應用需求，而隨著三十二位處理器價格的不斷萎縮，采取更高性能的三十二位處理器作為嵌入式系統的核心成為更加合理的選擇。

（二）ARM接口設計

ARM接口設計的內容主要包含了顯示器接口、太網接口及USB接口等，通過各類接口的設計來實現嵌入式系統的功能對接[4]。

（三）針對嵌入式系統硬件平臺測試過程的研究

長久以來，我國相關領域對于嵌入式數控系統硬件平臺的研究成果為社會生產實踐提供了諸多有利的幫助，令生產實踐更加現代化，實現了自動化系統與智能裝置的有序運轉。從對嵌入式系統硬件平臺的測試及研究過程而知，開發一個集嵌入式控制、高效數據采集和網絡通信于一體的綜合系統平臺，能夠在一定程度上提升生產效率[5]。另外，通過提供友好的人機操作界面的硬件平臺，對于提高智能嵌入式系統可靠性、組網靈活性具有絕佳的現實意義。

四、結束語

通過對數控系統的運作機理進行研究，并結合國內外在實踐過程中常用的數控系統硬件結構的設計內容，提出了基于ARM的嵌入式數據控制系統硬件平臺的設計方案。該設計能夠將ARM、FPGA低功率的特征發揮出來，采用低功率的設備及器件組合，構建了低功耗的硬件系統電路。研究數控系統的整個運作過程，將基于ARM的嵌入式數控系統硬件進行更為周全的細節處理，進而實現了較為先進的接口控制邏輯，提升了系統的整體效率。總之，該系統設計的內容符合當前工業生產所需達到的標準，具備一定的實踐價值。

參考文獻

[1]王維新.基于ARM的嵌入式系統的應用技術[J].西安文理學院學報（自然科學版），2010，11（11）：155-157.

[2]林雋生.基于ARM的嵌入式系統教學平臺的設計與實現[J].漳州師范學院學報（自然科學版），2010，10（05）： 188-189.

[3]石廣治，劉波，姜秀杰，劉成.基于ARM的嵌入式系統以太網通訊設計[J].微計算機信息，2010，12（06）：196-197.

[4]邵常勇，陳滌，董國鋒.基于ARM的嵌入式系統設計方法研究[J].信息技術與信息化，2011，7（07）：133-134.

[5]周杰，陳偉海，于守謙.基于ARM的嵌入式系統在機器人控制系統中應用[J].微計算機信息，2012，3（03）：106-108.