2017畢業(yè)論文-嵌入式arm的的設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1引言 5</p><p>　　1.1 直流電機調速的意義 5</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀綜述

2、 6</p><p>　　1.2.1電氣傳動的發(fā)展現(xiàn)狀 6</p><p>　　1.2.2 微處理器控制直流電機發(fā)展現(xiàn)狀 7</p><p>　　2嵌入式ARM的發(fā)展趨勢及應用 9</p><p>　

3、　2.1 ARM的分類 9</p><p>　　2.2 ARM的應用 10</p><p>　　2.3 ARM 9簡介 12</p><p>　　2.3.1

4、 ARM 9功能介紹 12</p><p>　　2.3.2 ARM 9 結構特點 14</p><p>　　2.3.3 ARM 9的典型應用 14</p><p>　　2.4 linux虛擬機

5、的發(fā)展及應用 16</p><p>　　2.4.1linux虛擬機概述 16</p><p>　　2.4.2 虛擬系統(tǒng)與虛擬機區(qū)別 16</p><p>　　2.4.3 主流虛擬機

6、 17</p><p>　　2.4.4 本次設計所用linux虛擬機介紹 17</p><p>　　2.4.5 VMware特點 18</p><p>　　2.4.6 VMware主要功能

7、 19</p><p>　　2.4.7 VMware的應用及范圍 19</p><p>　　2.4.8 VMware的發(fā)展前景 20</p><p>　　2.5嵌入式linux開發(fā)基礎知識

8、 21</p><p>　　2.5.1 嵌入式linux簡介 21</p><p>　　2.5.2 嵌入式linux在應用中的優(yōu)缺點 22</p><p>　　2.5.3 嵌入式Linux 開發(fā)平臺簡介

9、 24 </p><p>　　3 ARM920T 結構芯片三星S3c2410X 開發(fā)板介紹 25</p><p>　　3.1 S3c2410 芯片介紹 25</p><p>　　3.2 芯片系統(tǒng)管理

10、 27</p><p>　　3.3 直流電機的發(fā)展趨勢 27</p><p>　　3.3.1 直流電機特點 27</p><p>　　3.3.2 直流電機應用

11、 28</p><p>　　3.3.3 直流電機控制器的介紹 32</p><p>　　3.3.4直流電機控制器的分類 32</p><p>　　4 硬件框架圖與實驗設計 34</p&

12、gt;<p>　　4.1硬件實驗設計 34</p><p>　　4.2 軟件實驗設計 34</p><p>　　4.2.1 模擬仿真 35</p&

13、gt;<p>　　4.2.2 修改維護 35</p><p>　　4.2.3 創(chuàng)新 35</p><p>　　5 系統(tǒng)總體方案設計 37</p>

14、<p>　　5.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 37 </p><p>　　5.2 電路原理說明 37</p><p>　　5.3 UP-Magic Core擴展插座接口定義

15、 40</p><p>　　5.3.1 外圍模塊電路實現(xiàn) 41</p><p>　　5.3.3直流電機原理設計 42</p><p>　　5.4 系統(tǒng)的軟件設計 

16、 43</p><p>　　5.4.1定時器工作方式 43</p><p>　　5.4.2  調制PWM 44</p><p><b>　　6 運行結

17、果與分析</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，直流電機做為通用驅動器件廣泛應用于光電系統(tǒng)中。它具有啟動快、制動及時、可在大范圍內平滑地調速等優(yōu)點。</p><p>　　ARM既是英國全球著名的32位嵌入式RISC芯片內核的設計公司，也是ARM的產品商標，其產品ARM嵌入式內核已被全球各大

18、芯片廠商采用，基于 ARM的開發(fā)技術席卷了全球嵌入式市場，已成為嵌入式系統(tǒng)主流技術之一。最新發(fā)布的ARM 9處理器尤為適用于高性能、極其低成本需求的嵌入式應用，如：微控制器、汽車系統(tǒng)、大型家用電器、網絡裝置等。本文即在上述背景的情況下，提出了一個基于ARM 9控制器的直流電機控制系統(tǒng)。</p><p>　　在直流電機控制系統(tǒng)的硬件設計方面，電路以ARM 9開發(fā)板為核心，主要包括PWM控制輸出模塊，核心資源S3C2

19、410 ARM CPU、32M SDRAM、64M NAND FLASH。100M網卡，DM9000AE。 一個USB主口，一個USB從口。一個RS232串口DB9接口。另有一路RS232串口和TTL串口從擴展插座上引出。擴展插座，引出所有總線信號（經過驅動芯片）和未占用資源，LCD和觸摸屏接口，外接專配液晶屏/觸摸屏板。電源、復位、JTAG、RTC等基本資源和接口，支持博創(chuàng)UP-LINK和J-LINK仿真器。該控制系統(tǒng)的研制為直流電機

20、在高精度技術的應用提供了良好的實驗平臺。經過試驗，驗證了系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)的各項功能及控制精度滿足設計要求。</p><p>　　關鍵詞：S3C2410ARM CPU PWM RS232串口 JTAG接口</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, the general-p

21、urpose BLDC motors are widely used in optoelectronic devices drive system. It has features including starting fast, braking in time, may be in the range of advantages such as smooth speed control, commonly used in optoel

22、ectronic modulation, zoom in, scanning the field of institutions, such as photovoltaic.</p><p>　　ARM is the United Kingdom the world's leading 32-bit embedded RISC core chip design companies, is also a t

23、rademark of ARM products, and its embedded ARM core products has been the world's major chip manufacturers to use, based on the development of ARM technology swept the world of embedded market, has become one of the

24、mainstream embedded systems. The latest release of ARM 9 processor is particularly applicable to high-performance, extremely low-cost requirements of embedded applications, such </p><p>　　In the hardware des

25、ign of the BLDC motor control system, the core of the system is ARM development board, including control PWM output module, core resource is S3C2410 ARM CPU，32M SDRAM，64M NAND FLASH，100M network card，DM9000AE。One USB pri

26、mary interface and one USB subprimary interface,one RS232 Trunk DB9 interface and another RS232 Trunk and TTL Trunk output from the extend connect jack.The extend connect jack leads all the bus signals and free resources

27、,LCD and touching board interface.power ,</p><p>　　The development of the BLDC motor control system provides a good experimental platform for performance testing of photoelectricity technology, and its

28、feasibility has been proved by experiments，the test results indicate that all parameters and functions of the system satisfy the design requirement.</p><p>　　Key Words: S3C2410ARM CPU PWM RS232 Trunk JTAG

29、interface</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　1.1直流電機調速的意義</p><p>　　現(xiàn)在電氣傳動的主要方向之一是電機調速系統(tǒng)采用微處理器實現(xiàn)數(shù)字化控制。從上世紀80年代中后期起，世界各大電氣公司如ABB、通用、西屋、西門子等都在競相開發(fā)數(shù)字式調速傳動裝置，經過二十幾年的發(fā)展，當前直流調速已發(fā)展到一個很

30、高的技術水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安裝技術；控制方式采用電源換相、相位控制[1]。特別是采用了微處理器及其他先進電力電子技術，使數(shù)字式直流調速裝置在精度的準確性、控制性能的優(yōu)良性和抗干擾的性能有很大的提高和發(fā)展，在國內外得到廣泛的應用。數(shù)字化直流調速裝置作為目前最新控制水平的傳動方式顯示了強大優(yōu)勢。全數(shù)字化直流調速系統(tǒng)不斷升級換代，為工程應用和工業(yè)生產提供了優(yōu)越的條件。采用微處理器控制，使整個調速系統(tǒng)的數(shù)字化程度，智能化程

31、度有很大改觀；采用微處理器控制，使調速系統(tǒng)在結構上簡單化，可靠性提高，操作維護變得簡捷，電機穩(wěn)態(tài)運行時轉速精度等方面達到較高水平。由于微處理器具有較佳的性價比，所以微處理器在工業(yè)過程及設備控制中得到日益廣泛的應用。近年來，盡管交流調速系統(tǒng)發(fā)展很快，但是直流電機憑借其良好的啟動、制動性能，在金屬切削機床、軋鋼機、海洋鉆機、挖掘機、造紙機、礦井</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀綜述</p><

32、p>　　1.2.1電氣傳動的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　20世紀70年代以來，直流電機傳動經歷了重大的技術、裝備變革。整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習用已久的直流發(fā)電機電動機組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進[1]。同時，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成為控制的電路的發(fā)展方向。使直流調速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大。直流調速技術不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、

33、標準化，在可逆脈寬調速、高精度的電氣傳動領域中仍然難以替代[1]。早期直流傳動的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構成，由于模擬器件有其固有的缺點，如存在溫漂、零漂電壓，構成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低[2]。隨著計算機控制技術的發(fā)展，微處理器已經廣泛使用于直流傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)了全數(shù)字化控制。由于微處理器以數(shù)字信號工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強。所以，全數(shù)字直流調速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調速系統(tǒng)大大提

34、高。所以，直流傳動控制采用微處理器實現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調速系統(tǒng)進入一個嶄新的階段。</p><p>　　1.2.2 微處理器控制直流電機發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　微處理器誕生于上個世紀七十年代，隨著集成電路大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微處理器的性價比越來越高。此外，由于電力電子技術的發(fā)展，制作工藝的提升，使得大功率電子器件的性能迅速提高。為微處理器普遍用于控制電機提供了

35、可能，利用微處理器控制電機完成各種新穎的、高性能的控制策略，使電機的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電機的性能更符合工業(yè)生產使用要求[2]，還促進了電機生產商研發(fā)出各種如步進電機、無刷直流電機、開關磁阻電動機等便于控制且實用的新型電機，使電機的發(fā)展出現(xiàn)了新的變化。</p><p>　　對于簡單的微處理器控制電機，只需利用用微處理器控制繼電器、電子開關元器件，使電路開通或關斷就可實現(xiàn)對電機的控制?，F(xiàn)在帶微處理器的可編

36、程控制器，已經在各種的機床設備和各種的生產流水線中普遍得到應用，通過對可編程控制器進行編程就可以實現(xiàn)對電機的規(guī)律化控制。</p><p>　　對于復雜的微處理器控制電機,則要利用微處理器控制電機的電壓、電流、轉矩、轉速、轉角等，使電機按給定的指令準確工作。通過微處理器控制，可使電機的性能有很大的提高。目前相比直流電機和交流電機他們各有所長，如直流電機調速性能好，但帶有機械換向器，有機械磨損及換向火花等問題；交流電

37、機，不論是異步電機還是同步電機，結構都比直流電機簡單，工作也比直流電機可靠，但在頻率恒定的電網上運行時，它們的速度不能方便而經濟地調節(jié)[2]。</p><p>　　高性能的微處理器如DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR即數(shù)字信號處理器)的出現(xiàn)，為采用新的控制理論和控制策略提供了良好的物質基礎，使電機傳動的自動化程度大為提高。在先進的數(shù)控機床等數(shù)控位置伺服系統(tǒng)，已經采用了如DSP等的高速微處理

38、器，其執(zhí)行速度可達數(shù)百萬兆以上每秒，且具有適合的矩陣運算。</p><p>　　2.嵌入式ARM的發(fā)展趨勢及應用</p><p>　　2.1 ARM的分類</p><p>　　當前有5個產品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。 </p><p>　　ARM 7系列優(yōu)化用于對價位和功耗敏感的消費應用的低功耗3

39、2位核，有：嵌入式ICE-RT邏輯，非常低的功耗，三段流水線和馮·諾依曼結構，提供0.9MIPS/MHz。 </p><p>　　SecurCore SC100特為安全市場設計，帶特定的抗拒竄改和反工程的特性。還帶靈活的保護單元確保操作系統(tǒng)和應用數(shù)據(jù)的安全。</p><p>　　ARM9系列 高性能和低功耗領先的硬宏單元，帶有：5段流水線，哈佛結構提供1.1MIPS/MHz。 A

40、RM920T和ARM922T內置全性能的MMU、指令和數(shù)據(jù)cache和高速AMBA總線接口。AMBA片上總線是一個開放標準，已成為SoC構建和IP庫開發(fā)的事實標準。AMBA先進的高性能總線(AHB)接口現(xiàn)由所有新的ARM核支持，提供開發(fā)全綜合設計系統(tǒng)。 ARM940T內置指令和數(shù)據(jù)cache、保護單元和高速AMBA總線接口。 </p><p>　　ARM9E系列可綜合處理器，帶有DSP擴充和緊耦合存儲器(TCM)

41、接口，使存儲器以完全的處理器速度運轉，可直接連接到內核上。ARM966E-S用于硅片尺寸重要，而對cache沒要求的實時嵌入式應用，可配置TCM大?。?、4K、8K、16K，最大達64M。 </p><p>　　ARM946E-S內置集成保護單元，提供實時嵌入式操作系統(tǒng)的cache核方案。ARM926ET-S帶Jazelle擴充、分開的指令和數(shù)據(jù)高速AHB接口及全性能MMU。VFP9 向量浮點可綜合協(xié)處理器進一步

42、提高ARM9E處理器性能，提供浮點操作的硬件支持。 </p><p>　　ARM10系列 硬宏單元，帶有：64位AHB指令和數(shù)據(jù)接口，6段流水線；1.25MIPS/MHz，比同等的ARM9器件性能提高50％。 兩種新的先進的節(jié)能方式得到了異常低的耗電。VFP10協(xié)處理器完善地依從ARM10器件提供高性能的浮點解決方案。</p><p>　　2.2 ARM的應用</p><

43、;p>　　到目前為止，ARM微處理器及技術的應用幾乎己經深入到各個領域: </p><p>　　工業(yè)控制領域:作為32的RISC架構，基于ARM核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應用領域擴展，ARM微控制器的低功耗、高性價比，向傳統(tǒng)的8位/16位微控制器提出了挑戰(zhàn)。 </p><p>　　圖1 ARM嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)的功能模塊<

44、;/p><p>　　無線通訊領域:目前己有超過85%的無線通訊設備采用了ARM技術，ARM以其高性能和低成本，在該領域的地位日益鞏固。 </p><p>　　網絡應用:隨著寬帶技術的推廣，采用ARM技術的ADSL芯片正逐步獲得競爭優(yōu)勢。此外，ARM 在語音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對DSP的應用領域提出了挑戰(zhàn)。 </p><p>　　消費類電子產品:ARM

45、技術在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒和游戲機中得到廣泛采用。 </p><p>　　圖2 基于ARM技術的數(shù)碼相機的功能模塊</p><p>　　成像和安全產品:現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用ARM技術。手機中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術。除此以外，ARM微處理器及技術還應用到許多不同的領域，并會在將來取得更加廣泛的應用。 </p><p&g

46、t;　　本次設計是基于ARM 9 系列處理器為核心進行驅動直流電機的設計，所以下面著重介紹一下ARM 9 微處理器的功能，結構和特點等。</p><p>　　2.3 ARM 9簡介</p><p>　　ARM 9系列處理器是英國ARM公司設計的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。以手機應用為例，2G手機只需提供語音及簡單的文字短信功能，而目前的2．5G和未來的

47、3G手機除了提供這兩項功能外，還必須提供各種其他的應用功能。主要包括：(1)無線網絡設備：手機上網、電子郵件及其他定位服務等功能；(2)PDA功能：含有用戶操作系統(tǒng)(Windows CE、Symbian OS、Linux等)及其他功能；(3)高性能功能：音頻播放器、視頻電話、手機游戲等。在2．5G和3G的應用中ARM9已經全面替代了ARM7。因為ARM9的新特性能夠滿足各種新需求的同時減少產品研發(fā)時間并降低研發(fā)費用。</p>

48、<p>　　2.3.1 ARＭ９功能簡介</p><p>　　新一代的ARM9處理器，通過全新的設計，采用了更多的晶體管，能夠達到兩倍以上于ARM7處理器的處理能力。這種處理能力的提高是通過增加時鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實現(xiàn)的。Ｉ時鐘頻率的提高　　ARM7處理器采用3級流水線，而ARM9采用5級流水線。增加的流水線設計提高了時鐘頻率和并行處理能力。5級流水線能夠將每一個指令處理分配到5個時鐘周期

49、內，在每一個時鐘周期內同時有5個指令在執(zhí)行。在同樣的加工工藝下，ARM9TDMI處理器的時鐘頻率是ARM7TDMI的1．8～2．2倍。II指令周期的改進　　指令周期的改進對于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴于代碼執(zhí)行時指令的重疊，這實際上是程序本身的問題。對于采用最高級的語言，一般來說，性能的提高在30％左右。III loads 指令矛n stores指令 指令周期數(shù)的改進最明顯的是loads指令和store

50、s指令。從ARM7到ARM9這兩條指令的執(zhí)行時間減少了30％。指令周期的減少是由于ARM7和ARM9兩種處理器內的兩個基本的微處理結構不同所造成的。ARM9有獨立的指令和數(shù)據(jù)存儲器接口，允許處理器同時進行取指和讀寫數(shù)據(jù)。</p><p>　　當指令需要的數(shù)據(jù)因為以前的指令沒有執(zhí)行完而沒有準備好就會產生管道互鎖。當管道互鎖發(fā)生時，硬件會停止這個指令的執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)準備好為止。雖然這種技術會增加代碼執(zhí)行時間，但是為初

51、期的設計者提供了巨大的方便。編譯器以及匯編程序員可以通過重新設計代碼的順序或者其他方法來減少管道互鎖的數(shù)量。VI 分枝指令 ARM9和ARM7的分枝指令周期是相同的。而且ARM9TDMI和ARM9E-S并沒有對分枝指令進行預測處理。</p><p>　　2.3.2 ARM 9 結構特點</p><p>　　以ARM9E-S為例介紹ARM9處理器的主要結構及其特點。其主要特點如下：

52、32bit定點RISC處理器，改進型ARM／Thumb代碼交織，增強性乘法器設計。支持實時(real-time)調試；片內指令和數(shù)據(jù)SRAM，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲器容量可調；片內指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器(cache)容量從4K字節(jié)到1M字節(jié)；設置保護單元(protcction unit)，非常適合嵌入式應用中對存儲器進行分段和保護；采用AMBA AHB總線接口，為外設提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線；支持外部協(xié)處理器，指令和數(shù)據(jù)總線有簡單的握手信令

53、支持；支持標準基本邏輯單元掃描測試方法學，而且支持BIST(built-in-self-test)；支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實時跟蹤指令和數(shù)據(jù)。2.3.3 ARM 9的典型應用 TI公司的OMAP730是最新的無線通信基帶信號處理器。該處理器是TI的GPRS Class 12通信模塊與專用于應用處理的ARM926通用處理器(GPP)的集成。由于GPP的速度可達200MHz，因此OMAP730具有兩倍于上一代OMAP710處理

54、器的應用處理性能。如同所有的OMAP處理器一樣</p><p>　　2.4 虛擬機發(fā)展及應用</p><p>　　2.4.1虛擬機概述</p><p>　　虛擬機（Virtual Machine）指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。通過虛擬機軟件，你可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬機完全就像

55、真正的計算機那樣進行工作，例如你可以安裝操作系統(tǒng)、安裝應用程序、訪問網絡資源等等。對于你而言，它只是運行在你物理計算機上的一個應用程序，但是對于在虛擬機中運行的應用程序而言，它就是一臺真正的計算機。因此，當我在虛擬機中進行軟件評測時，可能系統(tǒng)一樣會崩潰，但是，崩潰的只是虛擬機上的操作系統(tǒng)，而不是物理計算機上的操作系統(tǒng)，并且，使用虛擬機的“Undo”（恢復）功能，我可以馬上恢復虛擬機到安裝軟件之前的狀態(tài)。</p><p

56、>　　2.4.2虛擬系統(tǒng)與虛擬機區(qū)別</p><p>　　虛擬系統(tǒng)其實以Prayaya迅影V3虛擬系統(tǒng)為代表的，通過生成現(xiàn)有操作系統(tǒng)的全新虛擬鏡像，它具有真實windows系統(tǒng)完全一樣的功能，進入虛擬系統(tǒng)后，所有操作都是在這個全新的獨立的虛擬系統(tǒng)里面進行，可以獨立安裝運行軟件,保存數(shù)據(jù),擁有自己的獨立桌面，不會對真正的系統(tǒng)產生任何影響 ，而且具有能夠在現(xiàn)有系統(tǒng)與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統(tǒng)。虛擬系統(tǒng)和

57、傳統(tǒng)的虛擬機（Vmware,VirtualBox,Virtual pc）不同,虛擬系統(tǒng)不會降低電腦的性能，啟動虛擬系統(tǒng)不需要像啟動windows系統(tǒng)那樣耗費時間，運行程序更加方便快捷。</p><p>　　2.4.3主流虛擬機</p><p>　　目前流行的虛擬機軟件有VMware(VMWare ACE）和Virtual PC，它們都能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多個計算機，微軟虛擬機，I

58、BM虛擬機，HP虛擬機，SWsoft虛擬機，SUN虛擬機，Intel虛擬機，AMD虛擬機，Java虛擬機</p><p>　　2.4.4 本次設計所用虛擬機介紹</p><p>　　VMware 虛擬機軟件，是全球桌面到數(shù)據(jù)中心虛擬化解決方案的領導廠商。全球不同規(guī)模的客戶依靠VMware來降低成本和運營費用、確保業(yè)務持續(xù)性、加強安全性并走向綠色。2008年，VMware年收入達到$1.9b

59、illion美元，擁有逾150,000的用戶和接近22,000多家合作伙伴，是增長最快的上市軟件公司之一。VMware總部設在加利福尼亞州的帕羅奧多市（Palo Alto）</p><p>　　VMWare (Virtual Machine ware)是一個“虛擬PC”軟件公司.它的產品可以使你在一臺機器上同時運行二個或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。與“多啟動”系統(tǒng)相比，VMWare采用了完全不同的

60、概念。多啟動系統(tǒng)在一個時刻只能運行一個系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換時需要重新啟動機器。VMWare是真正“同時”運行，多個操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)的平臺上，就象標準Windows應用程序那樣切換。而且每個操作系統(tǒng)你都可以進行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實硬盤的數(shù)據(jù)，你甚至可以通過網卡將幾臺虛擬機用網卡連接為一個局域網，極其方便。安裝在VMware操作系統(tǒng)性能上比直接安裝在硬盤上的系統(tǒng)低不少，因此，比較適合學習和測試。</p><p>

61、　　2.4.5 VMware特點</p><p>　　除了為到網絡適配器、CD-ROM讀盤機、硬盤驅動器、以及USB設備的訪問提供了橋梁外，VMware工作站還提供了模擬某些硬件的能力。例如，能將一個ISO文件作為一張CDROM安裝在系統(tǒng)上、也能將.vmdk文件作為硬盤驅動器安裝、以及可將網絡適配器驅動程序配置為通過宿主計算機使用網絡地址轉換（NAT）來訪問網絡，而非使用與宿主機橋接的方式（該方式為：宿主網絡上的

62、每個客戶操作系統(tǒng)必須分配一個IP地址）。VMware工作站還允許無須將LiveCD燒錄到真正的光盤上、也無須重啟計算機，而對這些LiveCD進行測試。還可以捕獲在VMware工作站下運行的某個操作系統(tǒng)的快照。每個快照可以用來在任何時候將虛擬機回滾到保存的狀態(tài)。這種多快照功能使VMware工作站成為銷售人員演示復雜的軟件產品、開發(fā)人員建立虛擬開發(fā)和測試環(huán)境的非常流行的工具。VMware工作站包含有將多個虛擬機指定為編隊的能力，編隊可以作為

63、一個物體來開機、關機、掛起和恢復—這使VMware工作站在用于測試客戶端-服務器環(huán)境時特別有用。 </p><p>　　VMware公司新的企業(yè)級服務器和工具產品，正在使“將舊的生產服務器移植到虛擬機”的做法開始流行，這種做法能幾乎不費力地將多個舊式服務器集裝到一個單個的新宿主計算機中。</p><p>　　2.4.6 VMware主要功能</p><p>　　VM

64、ware是提供一套虛擬機解決方案的軟件公司，主要產品分為如下三個。 </p><p>　　VMware-ESX-Server這個版本并不需要操作系統(tǒng)的支持。它本身就是一個操作系統(tǒng)，用來管理硬件資源。所有的系統(tǒng)都安裝在它的上面。帶有遠程web管理和客戶端管理功能。 </p><p>　　VMware-GSX-Server這個版本就要安裝在一個操作系統(tǒng)下了，這個操作系統(tǒng)叫做HOST OS.這個

65、HOST OS可以是Windows 2000 Server以上的Windows系統(tǒng)或者是Linux(官方支持列表中只有RH,SUSE,Mandrake很少的幾種)，和VMware-ESX-Server一樣帶有遠程web管理和客戶端管理功能。 </p><p>　　VMware-WorkStation這個版本和VMware-GSX-Server版本的機構是一樣的。也是要安裝在一個操作系統(tǒng)下，對操作系統(tǒng)的要求也是Wi

66、ndows 2000以上或者Linux。和Vmware-GSX-Server的區(qū)別就是沒有web遠程管理和客戶端管理。 </p><p>　　2.4.7 VMware的應用及范圍 </p><p>　　戴聞(Devon) IT公司與vmware 公司合作開發(fā)的瘦客戶機終端操作系統(tǒng)（DeTOS）6.0是一種基于Linux操作系統(tǒng)的，可捆綁多客戶并連接到眾多的各類服務器，利用不同類型協(xié)議的網絡

67、終端管理軟件</p><p>　　VMware產品主要的功能有：不需要分區(qū)或重開機就能在同一臺PC上使用兩種以上的操作系統(tǒng)。完全隔離并且保護不同OS的操作環(huán)境以及所有安裝在OS上面的應用軟件和資料。 不同的OS之間還能互動操作，包括網絡、周邊、文件分享以及復制粘貼功能。有復原（Undo）功能。能夠設定并且隨時修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境，如：內存、磁碟空間、周邊設備等等。 熱遷移，高可用性。 </p>&

68、lt;p>　　2.4.8 VMware的發(fā)展前景</p><p>　　VMware最著名的產品為ESX，安裝在裸服務器上的強大server，最近系列產品升級，更名為vSphere系列，最新產品為vShpere 4.1。是VMware的企業(yè)級產品，該產品一直遙遙領先與微軟Hyper-V跟思杰Xen。是構建大企業(yè)數(shù)據(jù)中心的不二之選，目前中國很大一部分商業(yè)銀行，保險公司，電信公司以及政府部門都在使用。其架構也是云

69、計算的底層。 </p><p>　　其次，VMware第二大產品為：VMware Workstation虛擬機是一個在Windows或Linux計算機上運行的應用程序，它可以模擬一個基于x86的標準PC環(huán)境。這個環(huán)境和真實的計算機一樣，都有芯片組、CPU、內存、顯卡、聲卡、網卡、軟驅、硬盤、光驅、串口、并口、USB控制器、SCSI控制器等設備，提供這個應用程序的窗口就是虛擬機的顯示器。 </p>&

70、lt;p>　　在使用上，這臺虛擬機和真正的物理主機沒有太大的區(qū)別，都需要分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)、安裝應用程序和軟件，總之，一切操作都跟一臺真正的計算機一樣。 </p><p>　　2.5嵌入式linux開發(fā)基礎知識</p><p>　　隨著后PC 時代的到來，嵌入式系統(tǒng)技術已經成為了一個萬眾矚目的焦點。目前已廣泛應用于信息家電、數(shù)據(jù)網絡、工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等眾多領域。巨

71、大的市場潛力，無窮的商機，吸引了各路英豪紛踵沓來。硬件方面，各大電子廠商相繼推出了自己的專用嵌入式芯片，漫天而至的是mp3，PDA，無線上網裝置，讓人們充分感受到了這股強勁之勢；軟件方面，在Vxworks、pSOS、Neculeus 和Windows CE 等嵌入式操作系統(tǒng)引領下，也出現(xiàn)了空前繁榮的局面，但這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產品，其高昂的價格使許多面向低端產品的小公司望而卻步，并且其源代碼的封閉性也大大限制了開發(fā)者的積極性。近兩

72、年在我國登陸并蓬勃發(fā)展的Linux，也已廣泛應用于各類計算應用，不僅包括IBM 的微型Linux 腕表、手持設備(PDA 和蜂窩電話)、因特網裝置、客戶機、防火墻、工業(yè)機器人和電話基礎設施設備，甚至還包括了基于集群的超級計算機。Linux 在高端服務器的優(yōu)越表現(xiàn)及其天生具有的突出特點，就注定它必將在低端嵌</p><p>　　入式系統(tǒng)中再次給人們以驚喜，而基于嵌入式Linux 操作系統(tǒng)的應用，必定給我們未來的工作

73、和生活帶來翻天覆地的變化。</p><p>　　2.5.1 嵌入式linux簡介</p><p>　　Linux 正在嵌入式開發(fā)領域穩(wěn)步發(fā)展。Linux 使用 GPL，所有對特定開發(fā)板、PDA、掌上機、可攜帶設備等使用嵌入式Linux 感興趣的人都可以從因特網上免費下載其內核和應用程序，并開始移植和開發(fā)。許多 Linux 改良品種迎合了嵌入式市場，它們包括 RTLinux（實時 Linux

74、）、uclinux（用于非 MMU 設備的 Linux）、Montavista Linux（用于 ARM、MIPS、PPC 的 Linux 分發(fā)版）、ARM-Linux（ARM 上的 Linux）和其它 Linux 系統(tǒng)。嵌入式Linux 的發(fā)展比較迅速。NEC、索尼已經在銷售個人視頻錄像機等基于Linux 的消費類電子產品，摩托羅拉則計劃在其未來的大多數(shù)手機上使用Linux，IBM 也制定了在手持機上運行Linux 的計劃。數(shù)年來，“

75、Linux 標準庫”組織一直在從事對在服務器上運行的Linux 進行標準化的工作，現(xiàn)在，嵌入式計算領域也開始了這一工作。嵌入式Linux 標準吸引了“Linux 標準庫”以及Unix 組織中有益的元素。</p><p>　　2.5.2 嵌入式linux在應用中的優(yōu)缺點</p><p>　　雖然大多數(shù) Linux 系統(tǒng)運行在 PC 平臺上，但 Linux 也是嵌入式系統(tǒng)的可靠主力。Linux

76、 的安裝和管理比 UNIX 更加簡單靈活，這對于那些 UNIX 專家們來說又是一個優(yōu)點，因為 Linux 中有許多命令和編程接口同傳統(tǒng)的 UNIX 一樣。但是對于習慣于WINDOWS 操作系統(tǒng)的人來說,需要記憶大量的命令行參數(shù)卻是一個缺點。隨著LINUX 社團的不斷努力，linux 的人機界面開發(fā)環(huán)境正在不斷完善。</p><p>　　典型的Linux 系統(tǒng)經過打包，在擁有硬盤和大容量內存的 PC 機上運行，嵌入

77、式系統(tǒng)不需要這么高的配置。一個功能完備的 Linux 內核要求大約 1 MB 內存。而 Linux 微內核只占用其中很小一部分內存，包括虛擬內存和所有核心的操作系統(tǒng)功能在內，只需占用系統(tǒng)約100 K 內存。只要有 500 K 的內存，一個有網絡棧和基本實用程序的完全的 Linux系統(tǒng)就可以在一臺 8 位總線（SX）的 Intel 386 微處理器上運行的很好了。由于內存要求常常是需要的應用所決定的，比如 Web 服務器或者 SNMP 代

78、理，Linux 系統(tǒng)甚至可以僅使用 256 KB ROM 和 512 KB RAM 進行工作。因此它是一個瞄準嵌入式市場的輕量級操作系統(tǒng)。</p><p>　　與傳統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)相比（RTOS），采用象嵌入式 Linux 這樣的開放源碼的操作系統(tǒng)的另外一個好處是 Linux 開發(fā)團體看來會比 RTOS 的供應商更快地支持新的 IP 協(xié)議和其它協(xié)議。例如，用于 Linux 的設備驅動程序要比用于商業(yè)操作系統(tǒng)的設備

79、驅動程序多，如網絡接口卡（NIC）驅動程序以及并口和串口驅動程序。核心 Linux 操作系統(tǒng)本身的微內核體系結構相當簡單。網絡和文件系統(tǒng)以模塊形式置于微內核的上層。驅動程序和其它部件可在運行時作為可加載模塊編譯到或者是添加到內核。這為構造定制的可嵌入系統(tǒng)提供了高度模塊化的構件方法。而在典型情況下該系統(tǒng)需結合定制的驅動程序和應用程序以提供附加功能。嵌入式系統(tǒng)也常常要求通用的功能，為了避免重復勞動，這些功能的實現(xiàn)運用了許多現(xiàn)成的程序和驅動程

80、序，它們可以用于公共外設和應用。Linux 可以在外設范圍廣泛的多數(shù)微處理器上運行，并早已經有了現(xiàn)成的應用庫。</p><p>　　Linux 用于嵌入式的因特網設備也是很合適的，原因是它支持多處理器系統(tǒng)，該特性使 Linux 具有了伸縮性。因而設計人員可以選擇在雙處理器系統(tǒng)上運行實時應用，提高整體的處理能力。例如，您可以在一個處理器運行 GUI，同時在另一個處理器上運行 Linux 系統(tǒng)。在嵌入式系統(tǒng)上運行 L

81、inux 的一個缺點是 Linux 體系提供實時性能需要添加實時軟件模塊。而這些模塊運行的內核空間正是操作系統(tǒng)實現(xiàn)調度策略、硬件中斷異常和執(zhí)行程序的部分。由于這些實時軟件模塊是在內核空間運行的，因此代碼錯誤可能會破壞操作系統(tǒng)從而影響整個系統(tǒng)的可靠性，這對于實時應用將是一個非常嚴重的弱點。已經有許多嵌入式 Linux 系統(tǒng)的示例；可以有把握地說，某種形式的 Linux 能在幾乎任一臺執(zhí)行代碼的計算機上運行。</p><

82、p>　　2.5.3 嵌入式Linux 開發(fā)平臺簡介</p><p>　　Linux 價格低廉，功能強大，可以運行在X86，Alpha,Spare</p><p>　　MIPS,PPC,MOTOROLA,NEC,ARM等硬件平臺上，而且開放源代碼，可以定制。我們所介紹的硬件平臺是基于ARM體系結構，由北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開發(fā)的UP-Magic 開發(fā)板，該認證板采用Samsung S

83、3c2410嵌入式微處理器，可運行Linux 2.4.x 和Linux 2.6.x 內核，支持QT/E、miniGUI 等嵌入式圖形界面。既適合作為計算機、軟件等專業(yè)，又適合廣大從事PMP、PDA、智能手機的廠商和科研單位作為參考設計。</p><p>　　3.ARM920T 結構芯片三星S3c2410X 開發(fā)板介紹</p><p>　　ARM920T 結構芯片三星S3c2410X 開發(fā)板

84、是核心板，它將S3C2410芯片內主要的資源都做了擴展，具體包含1個RSR232串口，兩個總線擴展接口（地址總線和數(shù)據(jù)總線），一個全功能擴展口和IIS、I2C、SPI、A/D、GPIO、外部中斷、串口2等外部接口，主要作為接口板來使用，使用時只需要按照芯片的類型將相應的器件連接即可運行軟件使用。</p><p>　　3.1 S3c2410 芯片介紹</p><p>　　S3c2410X 芯

85、片集成了大量的功能單元，包括：內部1.8V，存儲器3.3V，外部IO 3.3V，16KB 數(shù)據(jù)CACH，16KB 指令CACH，MMU；內置外部存儲器控制器（SDRAM 控制和芯片選擇邏輯）；LCD 控制器（最高4K 色 STN 和256K 彩色TFT），一個LCD 專用DMA；4 路帶外部請求線的DMA；三個通用異步串行端口（IrDA1.0, 16-Byte Tx FIFO, and 16-Byte Rx FIFO）,2 通道SPI；

86、一個多主IIC 總線，一個IIS 總線控制器；SD 主接口版本1.0 和多媒體卡協(xié)議版本2.11 兼容；2 個USB HOST ，一個USB DEVICE（VER1.1）；4 個PWM 定時器和一個內部定時器；看門狗定時器；117 個通用IO；24 個外部中斷；電源控制模式：標準、慢速、休眠、掉電；8 通道10 位ADC 和觸摸屏接口；帶日歷功能的實時時鐘；芯片內置PLL；設計用于手持設備和通用嵌入式系統(tǒng)；16／32 位RISC 體系結

87、構，使用ARM920T CPU 核的強大指令集；ARM 帶MMU 的先進的體系結構支持WINCE、E</p><p>　　其結構圖如圖1 所示：</p><p>　　圖 1 S3c2410X 芯片</p><p>　　3.2 芯片系統(tǒng)管理</p><p>　　小端／大端支持；地址空間：每個BANK128MB（全部1G 字節(jié)）；每個BANK 可

88、編程為8/16/32 位數(shù)據(jù)總線；bank 0 到bank 6 為固定起始地址；bank 7 可編程BANK 起始地址和大??；一共8 個存儲器BANK；6 個存儲器BANK 用于ROM, SRAM 和其他；2 個存儲器BANK 用于ROM, SRAM 和同步DRAM；每個存儲器BANK 可編程存取周期；支持等待信號用以擴展總線周期；</p><p>　　支持SDRAM 掉電模式下的自刷新；支持不同類型的ROM 用

89、于啟動NOR/NAND Flash, EEPROM 和其他。</p><p>　　3.3 直流電機的發(fā)展趨勢</p><p>　　本次畢業(yè)設計的題目是基于ARM920T 結構芯片三星S3c2410X 開發(fā)板驅動的直流電機控制系統(tǒng)設計。基本任務是用S3c2410X芯片控制對直流電機進行精確的速度控制。直流電機作為該系統(tǒng)的被控對象并不是研究的重點，需要了解直流電機的特點和應用。</p&g

90、t;<p>　　3.3.1 直流電機特點</p><p>　　直流電機的最大特點是沒有換向器（曾稱整流子）和電刷組成的機械接觸機構。它通常采用永磁體為轉子，沒有激磁損耗，同時發(fā)熱的電樞繞組又通常安裝在外面的定子上。因此，直流電機沒有換向火花，壽命長，運行可靠，維護簡便。此外，其轉速不受機械換向的限制，如采用磁懸浮軸承或空氣軸承等，可實現(xiàn)每分鐘幾萬到幾十萬轉的超高轉速運行。</p>&l

91、t;p>　　3.3.2 直流電機應用</p><p>　　直流電機是近幾年小電機行業(yè)發(fā)展最快的品種，隨著視聽產品“小、輕、薄”化和家電產品的靜音化以及豪華型轎車需求量增多，直流電動機需要量迅速增加。直流電機用電子換向替代了電刷和換向器，具有高可靠、高效率、壽命長、調速方便的優(yōu)點。各國都加快了開發(fā)新產品的速度和占領市場的力度。日本不少公司已將直流電機應用到數(shù)碼照相機、微型收錄機、攝影機、打印機、存儲驅動器、手

92、機以及汽車空調、洗衣機、吸塵器、電動車、心臟泵等領域。直流主要應用在如下領域:</p><p>　　信息處理設備包括信息輸入、存儲、處理、輸出、傳遞等環(huán)節(jié)，涉及微型計算機、軟盤驅動器、硬盤驅動器、光盤驅動器、打印機、傳真機、復印機、手機等等，這些設備使用的小電機主要有：永磁直流電機、無刷直流電機、步進電機、無刷直流風機、微型同步電機等幾類，信息處理設備所應用的小電機約占小電機總產量的30%?！　?lt;/p>

93、;<p>　　人們通常把收錄機、組合音響、電唱機、汽車音響、隨身聽、激光唱機、錄像機、攝影機、碟式電唱機、數(shù)字激光視盤以及各種照相機等設備稱為視聽設備。隨著經濟不斷發(fā)展，人們生活水平迅速提高，視聽設備需求量增加，為小電機提供了廣闊市場。據(jù)有關資料報道，為視聽設備配套的電機，約占小電機總產量的25%?！　?lt;/p><p>　　家用電器產品種類繁多，主要產品有空調器、電冰箱、洗衣機、吸塵器、冷凍柜、空氣

94、清潔機、電風扇、干衣機、電氣取暖爐等等。隨著全球經濟發(fā)展和人們生活水平日益提高，家用電器的應用普及率快速增長，其配套用電機的需要量也相應快速增長。</p><p>　　汽車和電動摩托車、電動自行車配套用的電機約占小電機總產量的15%。每臺汽車至少有15臺小電機，每輛豪華轎車使用小電機超過80臺，如發(fā)動機冷卻風扇電機、空調器電機、DVD電機、搖窗電機、門鎖電機、油泵電機、刮水器電機、座椅電機等等。隨著人們的生活水平

95、不斷提高，車輛需求量迅速增加，其配套用電機也相應增加?！　?lt;/p><p>　　工業(yè)機器人發(fā)展至今已成為一個新產業(yè)，它是當代技術革命的重要標志之一。工業(yè)用機器人1962年初在美國出現(xiàn)，而正式普及則是1970年下半年以后的事。工業(yè)機器人大多數(shù)有多個自由度，如伸縮、擺動、升降、旋轉、彎曲、開閉等。據(jù)有關資料報道，一臺工業(yè)用機器人至少有10臺以上各種小電機，完成驅動、伺服和速度、位置、聲訊傳感等功能。據(jù)國際機器人協(xié)會預

96、測，機器人需求量年增長30%，除了工業(yè)機器人外，近幾年還開發(fā)了其他使用領域的機器人，如家庭醫(yī)生機器人、照顧殘疾人機器人、幫助康復機器人、打掃衛(wèi)生機器人、按摩機器人、掃雷機器人、排雷機器人等等。根據(jù)日本產業(yè)用機器人工業(yè)協(xié)會預測，機器人正處在旺盛時期，在21世紀，機器人將持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，具有巨大的市場空間。據(jù)報道，全世界1995年機器人約有200萬臺，按年增長30%推算，2005年將達到2700多萬臺。機器人中廣泛應用各類小電機，如直流伺服電

97、動機、交流伺服電動機，感應同步電動機，測速發(fā)電機，自整角機，旋轉變壓器，直線電動機，力矩電機等等，按每臺機器人應用10臺小電機計算，2005年小電機需求量將達2.7億多臺?！　?lt;/p><p>　　隨著人們生活水平不斷提高，游戲機產品需求量也急劇增多，各種游戲機日新月異地出現(xiàn)，每臺游戲機應用各類小電機10臺左右，有的甚至近百臺。各種游戲機應用的小電機主要有直流電機、PM型步進電機、HB型步進電機等等，以每臺游戲機

98、應用小電機5臺測算，2005年需求量將近2億臺。</p><p>　　在經濟較發(fā)達的國家，家用美容電器已成為普及型的家庭用具。目前各國發(fā)展很快，品種繁多，競爭激烈。一般有以下幾種美容電器：剃須、理發(fā)、吹風、燙發(fā)、整發(fā)、修面、潔膚、口腔洗凈等等。其產品有電動剃須刀、理發(fā)刀、電吹風、剪毛器、電動牙刷、按摩式潔膚器、超聲波洗臉器等等。世界各國都在積極開發(fā)新的功能、更新造型、降低成本的美容電器產品。這個市場更新變化極快，

99、具有廣闊的市場。每個美容用電器至少用1臺電機，隨著人們不斷提升生活質量，人們對美容用電器產品的需求量也快速增長。如按2個人有1臺美容電器產品計算，其占領小電機市場份額就相當可觀。</p><p>　　隨著老齡人口增加和人們越來越關注自己的身體健康，醫(yī)療保健類電子產品已進入千家萬戶。目前新穎的家用醫(yī)療保健用電器有各種款式，如電子血壓計、脊背按摩器、按摩椅、腿肚按摩器、電子按摩器、跑步機等等。隨著計算機技術用醫(yī)學科學

100、水平不斷發(fā)展，醫(yī)療保健類產品的種類必將日益增多，功能也日益齊全。這些保健電器將取代部分目前只能由醫(yī)院、醫(yī)生、護士才能完成的功能，可預測保健用電器產品有著潛在的廣闊市場。每臺保健用電器產品應用小電機最少1臺，多則10多臺，其所需電機的數(shù)量非?？捎^。人們生活條件的改善，引發(fā)了人們對高品質生活的不懈追求，廚房和衛(wèi)生間也日趨使用大量各種款式的家用電器，如廚房用的熱水器、洗碗機、排油煙機、碎骨機、豆?jié){機、打蛋機、消毒柜、面包機、榨汁機、光波機、微

101、波爐等等，衛(wèi)生間用的自動沖洗坐便器、電動按摩椅、排氣扇、電吹風、帶有刮水器的鏡子、腳底按摩器等等，這些家用電器都廣泛應用小電機，有的電器用1臺小電機，有的用2臺以上電機，其市場潛力相當大。如我國城市居民家庭按1億戶計算，據(jù)有關資料報道，未來5年城市購買率為29%，即未來5年我國城市整體廚房預期購買總量為2900萬套，平均每年580萬套左右，每</p><p>　　小電機應用領域十分廣闊，除了上述應用領域外，小電機

102、還大量應用在小孩玩具、老年玩具以及工業(yè)自動化、農業(yè)現(xiàn)代化、軍事裝置現(xiàn)代化等領域。其需要量也相當之大?？梢灶A計，今后小電機市場是呈持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展趨勢，小電機應用領域會越來越廣，小電機需求量會越來越多。相關鏈接信息處理設備用電機市場預測。</p><p>　　3.3.3 直流電機控制器的介紹</p><p>　　本次畢業(yè)設計的題目是基于ARM 9 S3c2410X芯片 控制直流電機控制系統(tǒng)的研究