基于ARM Cortex-M4的mbedOS调度机制剖析

为了能清晰理解mbedOS调度基本原理与机制,通过阐述ARM(Advanced RISC Machines)Cortex-M4内核对实时操作系统的支持特性,分析了实时操作系统常用的调度策略,采用流程图分析、上下文核心代码解析等方法重点剖析了SVC(Supervisor Call)中断、PendSV中断和SysTick中断3种mbedOS调度策略实现方法,最后以意法半导体的STM32L431芯片为例给出了mbedOS的线程调度剖析实践。通过对mbedOS的线程调度剖析,有助于深入理解mbedOS的调度机理,为设计多任务系统提供帮助,也为分析其他实时操作系统提供参考借鉴。

基于ARM Cortex-M3的动态心电图机设计

针对目前动态心电图机产品种类和功能单一的现状,研制了基于ARM(Advanced RISC Machines)Cor-tex-M3的新型动态心电图机。硬件主要由处理器最小系统、生物电放大模块、存储模块、LCD(Liquid Cgstal Display)和触摸屏模块、高速USB接口和电源模块构成。软件开发基于CooCox CoOS嵌入式实时操作系统,同时使用了文件系统和USB等中间件。移植uC/GUI实现人机接口设计。测试结果表明,该系统不但实现了心电信号采集、大容量数据存储和高速上传的功能,而且创新性地增加了图形用户界面和实时波形显示功能。

基于ARM体系的PC／104总线设计

在分析了ARM处理器系统在指令系统、存储器模型、中断系统、总线时序等方面的特点,研究了IBM PC/AT和PC/104总线规范的基础上,提出了一种在ARM系统中高兼容性地实现PC/104总线的硬件电路方案,以及与之相应的在Linux操作系统中的驱动设计,并讨论了影响该兼容系统性能的相关因素。解决了在ARM系统中无法使用标准PC/104模板的难题。采用该方案,有利于在嵌入式系统的设计中兼顾ARM处理器和PC/AT体系的优势。

基于ARM11的嵌入式Linux中nRF24L01驱动的实现

针对无线音频数据传输的需要,以及基于ARM11处理器的n RF24L01驱动程序的缺乏,设计了在Linux系统下基于ARM11处理器的n RF24L01模块驱动程序。n RF24L01模块通过SPI接口和外部控制器进行数据交换。首先,结合n RF24L01模块的性能特点和Linux系统下字符设备驱动开发的流程,通过GPIO接口软件模拟SPI时序实现SPI读写操作,从而驱动n RF24L01模块。其次,给出了系统的整体方案,论述了系统硬件接口和软件流程,并对部分关键函数进行详细阐述。最后,在嵌入式处理器S3C6410平台上实现n RF24L01的无线收发,通过测试以验证驱动程序的正确性。

基于ARM的螺栓抗滑移系数自动检测仪研究

抗滑移系数是评定高强度螺栓性能的重要指标参数。传统的螺栓抗滑移检测仪通常采用计算机与人工结合的控制模式。本文采用高级精简指令集处理器(Advanced RISC Machines,ARM)作为电机控制与传感器数据采集的核心模块,结合Qt完成抗滑移系数的自动检测,可实现螺栓预紧力设置、螺栓实时应力监测、滑移系数计算、数据与远程数据传输等功能,具有结构简单、实时性好以及控制精度高等优点。

基于ARM的无线SoC设计

无线片上系统(System on Chip,SoC)已成为物联网产业发展的基础,在现代信息社会中占有越来越重要的地位。但由于通信算法的复杂化、通信协议的多样化,对无线通信设备的要求也在提高。针对此问题,使用Arm®Cortex™-M0处理器设计无线SoC,使用先进高性能总线(Advanced High-performance Bus,AHB)与先进外围总线(Advanced Peripheral Bus,APB)连接外设,Msi001芯片采集FM信号后通过解调算法得出解调信号,利用接收信号的强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)模块实现FM电台收发和自动搜台,结合液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)屏、矩阵键盘、数码管等模块实现人机交互,相比传统无线通信设备有更好的音质和更快的响应速度。

基于ARM的变量喷药控制系统设计

为提高农药利用率,设计一套具有手动控制、自动控制和试验标定3种工作模式的变量喷药控制系统。该系统以ARM7系列的S3C44B0X微处理器为核心,在UCOS-Ⅱ操作系统环境下,使用C语言编程实现机具作业位置、行进速度、喷头入口压力以及喷头喷药量信息的采集与处理、网格识别和电动调节阀控制。喷头喷药量控制误差田间试验结果表明:喷药机以4.2km/h(Ⅱ档中油门)速度工作,喷药处方量在465～600kg/hm2范围内变化时,采用本系统完成变量喷药作业,系统喷头喷药量最大控制误差≤5%,满足变量喷药作业要求。

基于ARM和VxWorks的新型发电机微机励磁调节装置

针对现有基于16位处理器和前后台软件设计的发电机微机励磁调节装置的不足,提出基于32位AT91RM9200处理器和嵌入式实时操作系统VxWorks的新型设计方案。详细阐述了各个硬件模块的设计构成,用复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)解决了传统移相脉冲触发问题,提高触发脉冲可靠性,保证发电机不失磁;用高速以太网可以使励磁调节装置便捷地实现网络化控制。详细描述了基于VxWorks的微机励磁软件开发方法。最后,讨论了装置的抗干扰设计。

ARM处理器+DSP构架的微机馈线保护装置的研制

基于 IEC61850体系的变电站自动化系统设计思想研制了微机馈线保护装置，利用嵌入式ARM(Advanced RISC Machines)处理器强大的以太网通信功能和数字信号处理器(DSP)高效快速的处理能力实现微机保护的功能。双口 RAM 用于双处理器间的高速数据交换。装置采用双保护出口机制，有效提高了装置的可靠性。保护算法在 MATLAB 仿真和试验中都验证了保护装置的速动性、选择性和可靠性。

基于ARM微处理器的自动称重选别系统

介绍了一种新型的高精度自动称重分选系统,其特点是能快速准确地对产品进行称重分选,并实时计算、存储、显示数据。针对动态称重数据的特点,提出斜率滤波的软件算法,设计了对应的软件滤波程序,改善了数据处理精度和效率。实验结果表明,该系统运行精确可靠。

基于FPGA与ARM的智能合并单元设计

针对智能变电站信息数字化、功能集成化、结构紧凑化的要求,分析了IEC 60044-8、IEC 61850-9-1/2标准对合并单元的定义,在此基础上设计了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)与高级RISC微处理器(advanced RISC machines,ARM)的智能合并单元。辅处理器FPGA负责多路数据的同步接收,并集成逻辑判别机制软件实现母线的并列运行和切换;主处理器ARM负责FPGA的实时控制并将采样值按IEC 61850-9-2标准通过以太网发送,采用预配置采样值控制块实现采样值传输模型的灵活定义,避免了制造报文规范(manufacturing message specification,MMS)映射的实现困难。试验结果表明了设计方法的可行性和正确性。

μC/OS-Ⅱ及其在ARM平台上的实现

对μC/OS-Ⅱ微内核系统及其主要特点做了简要介绍,并指出μC/OS-Ⅱ本身在任务调度时的局限性,同时参考当前应用广泛的嵌入式平台ARM系列,详细分析了在该平台上实现μC/OS-Ⅱ系统时的主要难点,并分别给出了切实可行的解决办法。

基于ARM的气象数据采集系统的研制

针对目前国内气象数据采集器几乎是利用国外产品的现状,给出了一种基于ARM(Advanced ReducedInstruction Set ComputerM ach ines)嵌入式处理器的多通道气象数据采集系统的设计方法。通过软、硬件技术的结合,实现了8通道模拟信号的采集,发挥了嵌入式系统在气象数据采集系统中的运用优势。同时采用CF(Compact F lash)卡存储技术和USB2.0(Un iversal Serial Bus 2.0)技术、以太网通信方式,弥补过去气象数据采集器通信方式单一、存储方式固定、软件设计复杂等缺点。实验结果表明,该数据采集系统采样精度达到14 b it,采样率为140 kHz/s,并实现了CF卡存储和3种不同通信方式。

基于ARM的最小应用系统设计与开发

采用RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)架构的32位ARM(Advanced RISC Machines)微控制器,具有低功耗(内核工作电压一般为1.8V)、高性能、运算速度快(一般以MIPS为单位)、执行效率高等优点。本文采用Atmel公司的ARM920T内核的32位ARM微控制器AT91RM9200,实现其最小应用系统的硬件设计和软件开发;完成系统的调试和仿真。

基于ARM和瑞萨的高精度动态称重系统

介绍了一种新型的高精度动态称重系统,其特点是能快速准确地对产品进行称重,实时计算、存储、显示数据,并根据数据和控制要求实施控制。硬件上采用动态基准电压、多元补偿等方法,软件上提出斜率滤波的软件算法,设计了对应的软件滤波程序,保证数据处理精度和效率。实验结果表明,该系统运行精确可靠。

基于ARM+CPLD的UAV飞行控制系统设计

根据UAV飞行控制系统的功能任务要求,提出了一种以ARM为控制核心、以CPLD为辅助控制器件的飞行控制方案。描述了飞行控制系统总体设计方案,详细设计了飞控计算机的硬件和软件。为提高飞控系统的运算速度和精度,系统硬件采用ARM＋CPLD模块设计,二者通过双口RAM进行数据交换;为满足飞控系统实时性和稳定性的要求,系统移植了μC/OS-Ⅱ实时操作系统,并根据控制功能将应用程序划分为7个任务。最后,为验证系统设计的可行性,将仿真数据和试飞数据进行了对比分析,结果表明系统设计正确、可行。

通信专网ARM远程监控系统的研究与设计

基于ARM7开发设计固定电话专网远程监控系统,解决某通信专网的数据无法被远程计算机采集和处理的问题。选用AT91SAM7S64作为微处理器,主机通过USB2.0接口与其通信,采用异步串行方式采集数据;硬件模块构建MT8880和MT88E39专用芯片及相关外围电路,完成双音多频(DTMF)和频移键控FSK信号的编解码;基于C语言完成ARM固件程序和用户程序等软件设计。实验表明系统成本低、运行稳定。

基于双ARM构架压力试验机的远程监测系统设计

针对通用性嵌入式压力机缺乏数据远程传输功能的问题,设计了一种基于双ARM架构压力试验机的远程监测系统。该系统使用STM32F103VE单片机作为控制芯片,用于对压力机进行恒压力控制并采集数据;采用STM32F103ZE单片机作为通信芯片,用于数据的本地存储和远程传输。双芯片之间采用串口进行通信,可以将压力机的试验数据经无线网络传送至远程服务器,监控人员通过登录远程客户端的方式实时监督试验过程。为保障数据的可靠性传输,防止出现数据漏传、错传的现象,设定了通信协议和校验机制,对该协议和校验机制进行了详细的论述。所设计的压力机远程监测系统具有实时性好、数据可靠性高、数据存储机制完善等优点。

运用FPGA+ARM的直线式时栅传感器的数据采集系统设计

利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,借鉴国际上先进的位移测量技术手段,设计直线式时栅传感器高速实时数据采集系统。通过先进的RISC机器(Advanced RISC Machines,ARM)对现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)进行管理控制,利用嵌入式操作系统Linux软件编程,在FPGA上构建正弦信号发生器、NIOS_II软核处理器,完成高速数据采集,使系统具有更好的可靠性与实时性。实验表明:采用所设计的高速实时数据采集系统,最小分辨时间为2.44ns.解决了直线式时栅传感器处理速度和数据采集不匹配的问题,实现了直线式时栅传感器的实时误差修正与补偿,为高精度直线式时栅传感器的研制提供了技术支持。

针对ARM指令集的层次分类能耗测量方法

在分析ARM指令集的寻址方式、寄存器个数、指令周期数等特征的基础上,考虑三级流水线对指令集能耗特征的影响,提出一种层次分类能耗测量方法。实验结果验证了该方法的有效性,得出指令集能耗与电流值和指令周期数的乘积呈正比,减少指令周期数能降低指令集能耗,并且3种应用程序用例在仿真平台HMSim的测量值与W90P710实际目标板的能耗值相接近,绝对误差在10%以内。