ARM嵌入式系統設計與應用技術

文/易鮮紅

1 引言

隨著信息技術、智能技術和網絡技術的發展進程，嵌入式系統技術獲得了非常非常廣闊的發展空間。當然，為了支持功能密度的不斷的提升，以及網絡連接的靈活性和移動應用的更加便攜式化，企業還必須得掌握嵌入式系統里面的核心技術，及時快速的發出新的產品，推動技術的快速的發展。若是不能掌握真正的核心技術，那么想要定制出自己的產品，也變得非常困難，也會受到世界各地的人的影響，總是很被動，不能走在信息產業的前列。

本設計的目的是建立一個完整的嵌入式應用開發平臺，該平臺集數據采集、液晶顯示和射頻傳輸于一體。它可以說是一個測量和控制系統的程序。開發人員可以在該應用平臺上研究和開發測控系統，為系統開發提供完整的軟硬件環境，如無線抄表、工業遙控器、遙感、自動數據采集系統、樓宇自動化、安全保護、機房設備無線監控、門禁系統等。并為用戶提供全面的解決方案，為未來企業產品二次開發提供參考，縮短新產品的研發周期，從而提高企業的市場競爭力。

2 知識理論概念

2.1 ARM

ARM的架構在過去的時候被稱作是進階精簡指令集機器。它是一個由32位元精簡指令集中央處理器架構，主要的產品使用的的是低功耗并且質優價廉的RISC處理器。另外，ARM32為體系結構，處于當前的領先水平在業內，并且在其中被全部ARM處理器共享。其次因為它具有非常強的節能特性，所以，ARM處理器非常適用于在移動通訊的領域上。

2.2 嵌入式系統的定義

所謂嵌入式系統實際上是嵌入式計算機系統的縮寫。它是由國際電氣和電子工程師協會定義的。非通用計算機系統，嵌入式系統是一種用于控制、監視或協助設備、機械和車間的裝置。

這主要是根據應用來定義的。目前，我國普遍接受的定義是基于應用和計算機技術的專用計算機系統。它的軟硬件可以量身定做，就是為了滿足應用系統對功能上、可靠性上、成本上、還有體積和功耗上面的嚴格要求。嵌入式系統是軟硬件的結合的產物，其功能范圍涵蓋了廣泛的領域，我們周圍幾乎所有的電氣設備。

3 基于ARM嵌入式系統的設計

3.1 硬件設計

在硬件設計上，根據用戶實際情況調查，需進行有效的成本控制和開發難度的降低，具有體積小、功耗低、性能強等優點。

3.2 嵌入指紋識別模塊及軟件設計

嵌入式系統的硬件設計為基礎，把指紋識別模塊上嵌入UART0串行口，實現了系統正常通信。本設計方案選用了中正公司開發的SM-60指紋識別模塊，主要應用于低功耗場合。作者選擇的指紋識別模塊有光學指紋的傳感器，包括有性能優越的DSP處理器以及閃存芯片。并且只需集成相關的指令即可實現更高復雜度的功能。

4 嵌入式系統的應用領域

4.1 工業控制

基于嵌入式芯片的工業自動化設備有著非常巨大的發展前途。目前，嵌入式微控制器廣泛應用于工業過程控制、數控機床、電力系統、電網安全、電網設備監控、石化系統等領域。

4.2 交通管理

在車載導航流程、監控、車輛信息服務、集成系統技術等方面得到了廣泛的應用。集成模塊的定位和移動終端得到了成功的應用在各種運輸行業。

4.3 信息家電

嵌入式系統最大的應用將會是在的領域是冰箱、空調等的網絡化、智能化，將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。

4.4 家庭智能管理

水表、電表、煤氣表遠程自動抄表系統、安全縱火系統和防盜系統，嵌入式專用控制芯片將取代傳統的手動檢測，實現更高、更準確、更安全的性能。網絡和電子商務公共交通非接觸式智能卡發行系統、公用電話發卡系統、自動售貨機、各種智能終端將全面進入人們的生活，然后手持一張卡就可以走遍世界各地。

4.5 環境監測環境

監測包括實時數據水文監測、防洪檢測、土地質量檢測、水質監測、大壩安全監測網絡、地震測查、天氣實時網絡信息、水源和空氣污染監測等在許多惡劣和復雜的地區領域。實現無人監控系統。

4.6 機器人

嵌入式芯片的開發將帶來機器人在小型化和智能化方面的優勢，同時也將大大降低機器人的價格，使其在工業和服務業領域得到廣泛性的使用，在這些應用領域里面，嵌入式系統將在現代社會生活的各個方面實現"無處不在"。

5 結論

本文簡要介紹ARM和嵌入式系統的總體設計，后從硬件設計平臺上和嵌入式指紋識別模塊和軟件等方面，闡述基于ARM的嵌入式系統的設計。ARM開發的ADS 軟件可以模擬和實現指紋識別設備的一系列功能。此外，在程序下可以固化在 LPC 2104閃存芯片上，以達到離線工作的效果。因此，基于ARM嵌入式指紋識別系統，實現了用戶在系統性能上的、成本上的、功耗上的還有在容量上的方面要求。從其他方面總結來講，指紋識別設備將逐步走向更加小型化。指紋識別技術與嵌入式技術通過了有效的結合，有效的控制了成本，在房地產管理、政府和軍事評估中將有很大的應用發展空間。