基于嵌入式ARM&WinCE的小型监控系统的设计

中文摘要:

  本文介绍了嵌入式操作系统WinCE 的技术特性、构建 基于WinCE 的嵌入式平台以及在构建的平台上开发嵌入式 应用程序和基于微处理器ARM 硬件平台的设计。最后以 WinCE 嵌入式操作系统和微处理器ARM 为核心， 利用 RS485 总线与测量仪表进行数据通信，设计了一个小型工业 监控系统。

英文摘要：

  The thesis introduces the characters of embedded operation system Windows CE，the process of creating a Windows CE based embedded platform and developing embedded applications based on created platform and the design of hardware platform based the MCU ARM．Finally,a Industrial Monitoring system is designed. The core of the system is EOS Windows CE and MCU ARM.The system communicates with metrical instrument by the RS485 BUS.It can monitor the industrial scene.

1 小型监控系统的总体框图
     基于ARM9&WinCE 的小型嵌入式监控系统的总 体框图如图1 所示，它以高性能的嵌入式主控制器核 心（微处理器为32 位ARM9），其上可以运行嵌入式操 作系统。嵌入式控制器通过简单的RS485 或CAN 总 线将传统的工业测控仪器连接起来（这些测控仪应有 RS485 或CAN 总线接口），并可以与Internet 连接（不 是必须的）。测控仪表的数据和各种信息从总线进入 嵌入式主控制器，它负责传统方案中的工控机任务， 实现对工业设备的集中化监控。
2 嵌入式主控制器的硬件设计
     由图1 知主嵌入式控制器是系统的核心。它的核 心芯片是Samsung 公司生产的32 位的微控制器 S3C2140X，含ARM920T 内核，带有独立的8 字长的 16KB 命令存储器和数据存储器、LCD 控制器、3 通道 UART、2 通道SPI， 4 通道DMA、4 通道带PWM的定 时器、一个内部定时器、I/O 口、RTC、SD 卡/MMC 卡主 机控制器、8 通道10 位ADC 和带PLL 的时钟发生器 等。芯片极高的集成度简化了应用系统硬件设计，并 提高了系统的可靠性。嵌入式主监控系统的核心硬件 设计组成如图2。因为要在扳子上装载WinCE 操作系 统， 所以扩展了4M 的NOR Flash、64M 的NAND Flash、64M的DRAM。WinCE 操作系统、应用程序的代 码和文件系统存储在Flash 中，采用CS8900A 以太网 控制器为嵌入式控制器扩展了一个10Mbase 的以太 网端口使系统可以接入Internet。由于S3C2410X 自身 具有A/D 转换器、PWM信号输出和多个I/O 口等，所 以可以对工业现场的某些设备直接进行数据采集和 监控，但本系统未加利用。只通过串行端口组成RS485 收发器，与现场测控仪表连接，通过Modbus 协议进行 信息交换，系统还配备了简单的键盘和LCD 显示接 口，实现良好的人机操作界面。
5 结束语
     到目前为止，工业控制系统中的自动化设备仍然 受工业化PC 平台的限制。基于ARM 微控制器和 WinCE 操作系统的小型测控系统是一个适合下一代 互连工业自动化设备的理想小体积嵌入平台。由于采 用ARM9 为内核的微处理器和嵌入了一个操作系统， 使实现与生产现场IT 设施的全面集成成为可能。它还 具有较强的实时性。操作系统能从闪存启动，从而避 免了暴露在灰尘、高温和震动环境下，使它可以适应 恶劣的生产环境。基于WinCE 的嵌入式控制系统提供 统一的、可伸缩的解决方案，与带通讯设备的测控仪 器结合在一起在工业控制领域有着很好的应用前景。