ARM嵌入式處理器在智能儀器中

ARM嵌入式處理器在智能儀器中的應(yīng)用PAGE0目錄TOC\o"1-3"\h\u一、設(shè)計要求 1二、設(shè)計的作用和目的 1三、設(shè)計所用設(shè)備及軟件 23.1ARM簡介 23.2AD9850芯片簡介 33.3μClinux操作系統(tǒng)簡介 4四、系統(tǒng)設(shè)計方案 54.1系統(tǒng)總體設(shè)計 54.2系統(tǒng)工作原理 5五、系統(tǒng)硬件設(shè)計 65.1系統(tǒng)核心組成介紹 65.2數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計 65.3信號發(fā)生器部分設(shè)計 7六、系統(tǒng)軟件設(shè)計 86.1系統(tǒng)層 86.2應(yīng)用層 96.2.1任務(wù)設(shè)計 96.2.2信號發(fā)生器任務(wù) 10七、系統(tǒng)調(diào)試與總結(jié) 11八、心得體會 12九、參考文獻(xiàn) 13ARM嵌入式處理器在智能儀器中的應(yīng)用隨著微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)作為微型計算機(jī)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域已深入到社會的方方面面。16位和32位嵌入式微處理器逐漸成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的主流。傳統(tǒng)的程序是基于單任務(wù)機(jī)制的,各個模塊構(gòu)成一個整體,當(dāng)作為一個任務(wù)在實際應(yīng)用中運行時,這種程序的安全性差、效率低。而嵌入式操作系統(tǒng)的實時性、可移植、內(nèi)核小型化、可裁剪四大特點卻使軟件開發(fā)更容易、效率更高。所以廣泛應(yīng)用于智能儀器中。一、設(shè)計要求設(shè)計一種基于ARM嵌入式處理器系統(tǒng)的智能儀器的硬件和軟件設(shè)計方案,并結(jié)合uc/os2II或者Linux嵌入式實時操作系統(tǒng),給出一套完整的任務(wù)調(diào)度和管理的方法,最后用實例說明。二、設(shè)計的作用和目的信號發(fā)生器、頻譜分析儀、數(shù)字示波器等電子儀器是科研人員進(jìn)行科學(xué)研究及試驗的重要工具。考慮到科研人員在室外、尤其是野外，測量分析條件的不便，設(shè)計了一臺低功耗、多用途的便攜式智能儀器，它具有產(chǎn)生正弦和方波信號、最大4通道信號采集、對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形顯示和頻譜分析，以及可通過USB接口與PC機(jī)進(jìn)行通訊的功能。儀器基于ARM嵌入式處理器來設(shè)計，邏輯上，采用硬件層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層三層次的設(shè)計方案，其中系統(tǒng)層和應(yīng)用層構(gòu)成儀器系統(tǒng)的軟件部分。根據(jù)IEEE的定義，嵌入式系統(tǒng)是用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置。從廣義上說，也指以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)且對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)以嵌入式處理器為核心，如微控制器（MCU）、數(shù)字信號處理器（DSP）、片上系統(tǒng)（SOC）、可編程片上系統(tǒng)（SPOC）。ARM是英國ARM公司設(shè)計的通用32位RISC微處理器體系結(jié)構(gòu)，目前，基于ARM的SOC以微型化、低功耗、高性能的設(shè)計目標(biāo)幾乎占據(jù)了嵌入式處理器的半壁江山。三、設(shè)計所用設(shè)備及軟件系統(tǒng)設(shè)計所用設(shè)備如表1所示：表1系統(tǒng)設(shè)計所用設(shè)備設(shè)備類型微處理器三星S3C44B0X芯片程序存儲器SST39VF160FlashROM內(nèi)存HY57V641620SDRAM液晶顯示屏640*480分辨率單色全反射LCD信號發(fā)生器AD9850芯片系統(tǒng)層μClinux操作系統(tǒng)3.1ARM簡介ARM是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費/教育類多媒體、DSP和移動式應(yīng)用等ARM處理器的三大特點是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和眾多合作伙伴。據(jù)調(diào)查，目前國際上已有兩百多種嵌入式操作系統(tǒng)，而各種各樣的開發(fā)工具、應(yīng)用于嵌入式開發(fā)的儀器設(shè)備更是不可勝數(shù)。在國內(nèi)，雖然嵌入式應(yīng)用、開發(fā)很廣，但該領(lǐng)域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數(shù)人員在從事這方面工作。由此可見，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的空間真是無比廣大。ARM應(yīng)用軟件的開發(fā)工具根據(jù)功能的不同，分別有編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、嵌入式實時操作系統(tǒng)、函數(shù)庫、評估板、JTAG仿真器、在線仿真器等，目前世界上約有四十多家公司提供以上不同類別的產(chǎn)品。用戶選用ARM處理器開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時，選擇合適的開發(fā)工具可以加快開發(fā)進(jìn)度，節(jié)省開發(fā)成本因此一套含有編輯軟件、編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、工程管理及函數(shù)庫的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）一般來說是必不可少的，至于嵌入式實時操作系統(tǒng)、評估板等其他開發(fā)工具則可以根據(jù)應(yīng)用軟件規(guī)模和開發(fā)計劃選用。使用集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)基于ARM的應(yīng)用軟件，包括編輯、編譯、匯編、鏈接等工作全部在PC機(jī)上即可完成，調(diào)試工作則需要配合其他的模塊或產(chǎn)品方可完成。嵌入式系統(tǒng)通常是以具體應(yīng)用為中心，以處理器為核心且面向?qū)嶋H應(yīng)用的軟硬件系統(tǒng)，其硬件整個嵌入式系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)和平臺，提供了軟件運行所需的物理平臺和通信接口；而嵌入式系統(tǒng)的軟件一般包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，它們是整個系統(tǒng)的控制核心，提供機(jī)交互的信息等。所以，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)通常包括硬件和軟件兩部分的開發(fā)，硬件部分主要包括選擇合適的MCU或者SOC器件、存儲器類型、通訊接口及I/O、電源及其他的輔助設(shè)備等；軟件部分主要涉及OSporting和應(yīng)用程序的開發(fā)等，與此同時，軟件中斷調(diào)試和實時調(diào)試，代碼的優(yōu)化、可移植性、可重用以及軟件固化等也是嵌入式軟件開發(fā)的關(guān)鍵。ARM對操作系統(tǒng)以及系統(tǒng)開發(fā)執(zhí)行環(huán)境提供最廣泛的選擇，客戶可以根據(jù)需要來選擇最適應(yīng)市場要求的基于ARM的嵌入式操作系統(tǒng)?？晒┻x擇的嵌入式操作系統(tǒng)有幾十種，使用較多的有Linux,WinCE,Palm,Symbian等等。采用WinCE更多的是OEM，以及按需進(jìn)行特定的嵌入式器件開發(fā)的，例如GPS導(dǎo)航設(shè)備。采用Palm操作系統(tǒng)的廠家有聯(lián)想三星索尼，他們的出貨量都非常巨大。Symbia操作系統(tǒng)是先進(jìn)的全球公開工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)，基于Symbian操作系統(tǒng)的手機(jī)有：BenQ，DoCoMo，Motorola，Nokia，Panasonic，三星，索尼愛立信等。Linux是源代碼開放的操作系統(tǒng)，可以運行在包括ARM等多種主流處理器架構(gòu)上。由于有一大批的工程師在開發(fā)開放源代碼以及相關(guān)開發(fā)工具，Linux可以更方便快捷的進(jìn)行移植。以Linux為例，選擇基于ARM的Linux，可以得到更多的開發(fā)源代碼的應(yīng)用，可以利用ARM處理器的高性能開發(fā)出更廣闊的網(wǎng)絡(luò)和無線應(yīng)用，ARM的Jazelle技術(shù)帶來Linux平臺下Java程序更好的性能表現(xiàn)。ARM公司的系列開發(fā)工具和開發(fā)板，以及各種開發(fā)論壇的可利用信息帶來更快的產(chǎn)品上市時間。3.2AD9850芯片簡介AD9850是由美國ADI公司推出的高集成度頻率合成芯片系列中典型產(chǎn)品之一，AD9850采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)的直接頻率合成器，主要由可編程DDS系統(tǒng)、高性能模數(shù)變換器(ADC)和高速比較器3部分構(gòu)成。本文利用它產(chǎn)生正弦波和方波。在工作頻率為125MHz的情況下，通過接收32位的頻率控制字可輸出頻率分辨率為0.029、1Hz的波形，且正弦波的輸出頻率范圍是0.1Hz～40MHz，幅值范圍為0.2～1V。AD9850內(nèi)含的可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器，能實現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成?？删幊藾DS系統(tǒng)的核心是相位累加器，它由一個加法器和一個N位相位寄存器組成，N一般為24～32。每來一個外部參考時鐘，相位寄存器便以步長M遞加。相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個地址對應(yīng)正弦波中0°～360°范圍的一個相位點。查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然后驅(qū)動數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)以輸出模擬量。3.3μClinux操作系統(tǒng)簡介一、.uClinux的內(nèi)存管理對于uClinux來說，其設(shè)計針對沒有MMU的處理器，即uClinux不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)。uClinux仍然采用存儲器的分頁管理，系統(tǒng)在啟動時把實際存儲器進(jìn)行分頁。在加載應(yīng)用程序時程序分頁加載。但是由于沒有MMU管理，所以實際上uClinux采用實存儲器管理策略（realmemeorymanagement）。這一點影響了系統(tǒng)工作的很多方面。uClinux系統(tǒng)對于內(nèi)存的訪問是直接的，（它對地址的訪問不需要經(jīng)過MMU，而是直接送到地址線上輸出），所有程序中訪問的地址都是實際的物理地址。操作系統(tǒng)對內(nèi)存空間沒有保護(hù)（這實際上是很多嵌入式系統(tǒng)的特點），各個進(jìn)程實際上共享一個運行空間（沒有獨立的地址轉(zhuǎn)換表）。二、uClinux的內(nèi)核加載方式uClinux的內(nèi)核有兩種可選的運行方式：可以在flash上直接運行，也可以加載到內(nèi)存中運行。這種做法可以減少內(nèi)存需要。Flash運行方式：把內(nèi)核的可執(zhí)行映象燒寫到flash上，系統(tǒng)啟動時從flash的某個地址開始逐句執(zhí)行。這種方法實際上是很多嵌入式系統(tǒng)采用的方法。內(nèi)核加載方式：把內(nèi)核的壓縮文件存放在flash上，系統(tǒng)啟動時讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開始執(zhí)行，這種方式相對復(fù)雜一些，但是運行速度可能更快（ram的存取速率要比flash高）。uClinux的根（root）文件系統(tǒng)uClinux系統(tǒng)采用romfs文件系統(tǒng)，這種文件系統(tǒng)相對于一般的ext2文件系統(tǒng)要求更少的空間。空間的節(jié)約來自于兩個方面，首先內(nèi)核支持romfs文件系統(tǒng)比支持ext2文件系統(tǒng)需要更少的代碼，其次romfs文件系統(tǒng)相對簡單，在建立文件系統(tǒng)超級塊（superblock）需要更少的存儲空間。Romfs文件系統(tǒng)不支持動態(tài)擦寫保存，對于系統(tǒng)需要動態(tài)保存的數(shù)據(jù)采用虛擬ram盤的方法進(jìn)行處理（ram盤將采用ext2文件系統(tǒng)）四、系統(tǒng)設(shè)計方案本文介紹了一種基于ARM的便攜式智能儀器，并給出了該儀器的軟、硬件設(shè)計方案。詳細(xì)論述了儀器的硬件組成和設(shè)計，簡要說明了移植μClinux嵌入式操作系統(tǒng)的關(guān)鍵和對操作系統(tǒng)的擴(kuò)展設(shè)計，最后以信號發(fā)生功能部分為例給出了信號發(fā)生器的設(shè)計方法。4.1系統(tǒng)總體設(shè)計儀器基于ARM嵌入式處理器來設(shè)計，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，其中硬件設(shè)計包括系統(tǒng)核心部分、數(shù)據(jù)采集部分和信號發(fā)生器部分；軟件部分包括系統(tǒng)層、應(yīng)用層。簡要說明了移植μClinux嵌入式操作系統(tǒng)的關(guān)鍵和對操作系統(tǒng)的擴(kuò)展設(shè)計，最后以信號發(fā)生功能部分為例給出了信號發(fā)生器的設(shè)計方法。4.2系統(tǒng)工作原理本設(shè)計邏輯上，采用硬件層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層三層次的設(shè)計方案。其中硬件層由系統(tǒng)核心部分、數(shù)據(jù)采集部分和信號發(fā)生器部分組成，系統(tǒng)層和應(yīng)用層構(gòu)成儀器系統(tǒng)的軟件部分，系統(tǒng)層設(shè)計首先是進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植，再對內(nèi)核擴(kuò)展形成一個簡單、高效的操作系統(tǒng)；應(yīng)用層設(shè)計是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行信號發(fā)生、信號采集、頻譜分析任務(wù)的設(shè)計。邏輯上，軟件與硬件之間有BSP（板級支持包）形成過渡。硬件原理圖如圖1所示。串行口串行口存儲器鍵盤輸入液晶顯示ARM單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)被測試儀器圖1硬件原理圖五、系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)智能儀器的功能要求，硬件層由系統(tǒng)核心部分、數(shù)據(jù)采集部分和信號發(fā)生器部分組成。硬件原理圖如圖2。串行口串行口存儲器鍵盤輸入液晶顯示ARM單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)被測試儀器圖2硬件原理圖5.1系統(tǒng)核心組成介紹微處理器選用目前常見的三星S3C44B0X芯片，芯片內(nèi)核是帶8KCache的ARM7TDMI核，工作頻率66MHz。存儲器以SST39VF160FlashROM（2MB,16Bit）作為程序存儲器，以HY57V641620SDRAM(8MB,16BitPC100/PC133)作內(nèi)存，構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)核心。從功耗、成本考慮，液晶顯示屏選用640*480分辨率單色全反射LCD，適于強(qiáng)光野外工作，屏幕刷新率由CPU內(nèi)部提供的LCD控制器完成。另外為了減輕CPU的工作壓力，使用FPGA芯片實現(xiàn)鍵盤輸入和向A/D轉(zhuǎn)換器提供轉(zhuǎn)換時鐘信號的功能。5.2數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計數(shù)據(jù)采集部分要求達(dá)到4通道、0-5V信號輸入、單通道6MHz，4通道1.5MHz的最大采樣頻率。所以模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用TI公司THS120612位A/D轉(zhuǎn)換器，除了高精度外，它還具有6MSPS高轉(zhuǎn)換效率、低功耗（最大216mW）、高信噪比（68dB）的特點。電路連接采用4路單端輸入（每路轉(zhuǎn)換率1.5MSPS），中斷方式接受數(shù)據(jù)。為保證高精度，減少數(shù)字噪聲對模擬信號的影響，在電源輸入端加去耦電路，同時印刷板將數(shù)字信號、電源、地線分層布線，減少模擬信號干擾。另外A/D轉(zhuǎn)換前的信號放大器的放大倍數(shù)的準(zhǔn)確度以及時漂、溫漂等問題都會影響數(shù)據(jù)采集的精度，對信號放大器進(jìn)行校準(zhǔn)是十分必要的。所以使用美國TI公司的自校準(zhǔn)信號放大器TLC4502配合TLC4501進(jìn)行信號自校準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)采集的精度。5.3信號發(fā)生器部分設(shè)計信號發(fā)生器部分要求產(chǎn)生頻率范圍為10Hz-10KHz的正弦和方波信號，分辨率0.1Hz。這部分的核心是使用美國TI公司的基于數(shù)字合成（DDS）技術(shù)的頻率合成芯片AD9850。它在125MHz時鐘下，輸出頻率分辨率可達(dá)0.0291Hz，其內(nèi)部包括相位累加器和正弦查找表。查找表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然后驅(qū)動10bit的D/A變換器，輸出2個互補(bǔ)的電流。AD9850包含5字節(jié)頻率/相位控制字，可通過并行或串行方式送入。并行方式連續(xù)輸5次，每次同時輸入8位，通過8位總線D0~D7將外部控制字輸入到寄存器，在W_CLK的上升沿后，通過F1_UD（頻率更新時鐘）將5字節(jié)數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/相位寄存器中。六、系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件部分主要由系統(tǒng)層和應(yīng)用層組成。系統(tǒng)層設(shè)計首先是進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植，再對內(nèi)核擴(kuò)展形成一個簡單、高效的操作系統(tǒng)。應(yīng)用層設(shè)計是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行信號發(fā)生、信號采集、頻譜分析任務(wù)的設(shè)計。邏輯上，軟件與硬件之間有BSP（板級支持包）形成過渡。6.1系統(tǒng)層系統(tǒng)層以免費、成熟的μClinux操作系統(tǒng)內(nèi)核為基礎(chǔ)進(jìn)行移植擴(kuò)展。所謂移植，是指使一個操作系統(tǒng)能夠在某個微處理器平臺上運行。在移植μClinux之前要做一些準(zhǔn)備工作，比如調(diào)試器是否可以正常工作，交叉編譯環(huán)境的建立等。然后，再開始啟動代碼的移植和μClinux的移植。移植μClinux主要解決以下幾個問題：a)引導(dǎo)程序Bootloader的移植；b)μClinux針對硬件的改動；c)μClinux的移植；引導(dǎo)程序移植的關(guān)鍵是修改與開發(fā)板相關(guān)的源文件，μClinux針對硬件的改動即針對不同的開發(fā)板作相應(yīng)的改動。μClinux的移植首先要對內(nèi)核進(jìn)行配置，關(guān)鍵是修改內(nèi)核，而編譯內(nèi)核時不能簡單地通過make來實現(xiàn)，要有一定的步驟，然后配置生成μClinux的文件系統(tǒng)，下載到開發(fā)板上并運行μClinux，當(dāng)μClinux內(nèi)核比較穩(wěn)定并不需要經(jīng)常修改的時候，將它下載到開發(fā)板的Flash中，這樣就完成了開發(fā)板μClinux的移植。在μClinux提供的任務(wù)調(diào)度內(nèi)核的基礎(chǔ)上通過設(shè)計驅(qū)動程序模塊、操作系統(tǒng)的API函數(shù)、系統(tǒng)任務(wù)、任務(wù)調(diào)度模塊等模塊對操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行擴(kuò)展。通過設(shè)計實現(xiàn)LCD和USB設(shè)備的接口函數(shù)，建立驅(qū)動程序模塊，使操作系統(tǒng)API函數(shù)和底層硬件分離開；操作系統(tǒng)的API函數(shù)部分主要是設(shè)計圖形用戶接口(GUI)函數(shù)，建立系統(tǒng)API函數(shù)庫；系統(tǒng)任務(wù)部分設(shè)計液晶顯示屏刷新任務(wù)、按鍵掃描任務(wù)兩個基本任務(wù)，并隨操作系統(tǒng)的啟動而啟動。6.2應(yīng)用層6.2.1任務(wù)設(shè)計在系統(tǒng)層提供的API函數(shù)和任務(wù)調(diào)度模塊的基礎(chǔ)上，設(shè)計主任務(wù)、信號采集任務(wù)、頻譜分析任務(wù)、信號發(fā)生器任務(wù)來分別完成開機(jī)主界面操作、4通道信號采集及圖形顯示、采集信號的頻譜分析、信號發(fā)生器功能。主任務(wù)，即開機(jī)操作界面，基于系統(tǒng)層提供的圖形用戶接口（GUI）函數(shù)完成用戶功能選擇，并創(chuàng)建所選功能的任務(wù)，通過系統(tǒng)層任務(wù)調(diào)度模塊運行任務(wù)：信號采集任務(wù)利用12位A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出值經(jīng)v=（Vmax/212）*D12計算得到電壓值，其中Vmax是信號上限值，D12為A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出值，利用系統(tǒng)層提供的繪圖函數(shù)建立二維坐標(biāo)系，繪制曲線圖形，圖形的刷新最終由操作系統(tǒng)的LCD刷新任務(wù)實現(xiàn)；頻譜分析任務(wù)：利用快速傅立葉（FFT）算法進(jìn)行信號的時域向頻域的變換，同樣調(diào)用系統(tǒng)層繪圖函數(shù)繪制頻譜圖，考慮到液晶顯示屏僅支持16級灰度顯示，采用圖像抖動算法表現(xiàn)256級灰度的效果。系統(tǒng)硬件、操作系統(tǒng)、LCD的初始化部分由應(yīng)用程序入口函數(shù)Main函數(shù)調(diào)用執(zhí)行，Main函數(shù)流程如圖3所示,其中主任務(wù)流程如圖4。嵌入式系統(tǒng)硬件初始化嵌入式系統(tǒng)硬件初始化操作系統(tǒng)初始化LCD初始化創(chuàng)建系統(tǒng)任務(wù)（主任務(wù)、LCD刷新任務(wù)、按鍵掃描任務(wù)）操作系統(tǒng)初始化主任務(wù)按鍵掃描任務(wù)LCD刷新任務(wù)信號發(fā)生器任務(wù)信號采集任務(wù)頻譜分析任務(wù)圖3程序入口Main函數(shù)流程圖初始化用戶界面進(jìn)入消息循環(huán)初始化用戶界面進(jìn)入消息循環(huán)功能選擇按鍵創(chuàng)建信號采集任務(wù)創(chuàng)建信號發(fā)生器任務(wù)創(chuàng)建頻譜分析任務(wù)否圖4主任務(wù)流程6.2.2信號發(fā)生器任務(wù)信號發(fā)生器任務(wù)的原理以AD9850芯片為基礎(chǔ)，AD9850包含5字節(jié)的頻率/相位控制字，通過并行方式將5字節(jié)的頻率/相位控制字送入芯片，從而輸出相應(yīng)頻率的信號。任務(wù)流程是：由按鍵掃描任務(wù)計算出任務(wù)輸入的要求產(chǎn)生的頻率值F(3個字節(jié))，通過輸入頻率F與AD9850頻率擦/相位控制字的轉(zhuǎn)換關(guān)系：△F=232*F/CLKIN(CLKIN為外部參考時鐘)，得到的輸出頻率控制碼△P，△P構(gòu)成了頻率/相位控制字的低4位字節(jié)的值，頻率/相位控制字的最高1個字節(jié)是控制信息，通過并行方式先將高字節(jié)的控制信息送入芯片，再分4次(每次1個字節(jié))送出計算得到的4字節(jié)的△P值。信號發(fā)生器任務(wù)軟件流程如圖5所示：開始任務(wù)結(jié)束開始任務(wù)結(jié)束用戶按鍵輸入頻率值鍵盤輸入程序?qū)⑤斎腩l率值F轉(zhuǎn)化為輸出頻率控制碼?P送出頻率/相位控制字的高字節(jié)分4次送出頻率/相位控制字低4字節(jié)超過最大值是否圖5信號發(fā)生器任務(wù)軟件流程圖七、系統(tǒng)調(diào)試與總結(jié)在儀器設(shè)計過程中，我們充分考慮了嵌入式系統(tǒng)對功耗、尺寸和成本的敏感性，除了在硬件器件的選擇設(shè)計上，以低功耗、小尺寸、低成本為目標(biāo)外，鑒于低功耗RISCCPU的工作主頻越來越高，數(shù)據(jù)吞吐量和處理速度也增加了很多，因此在軟件方面考慮移植操作系統(tǒng)時對內(nèi)核進(jìn)行裁剪和配置，達(dá)到增強(qiáng)數(shù)據(jù)管理、實現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度、縮短開發(fā)周期，提高程序可維護(hù)性的目的。設(shè)計這樣一臺低功耗、多用途的便攜式智能儀器，對改善和解決科研人員室外特別是野外試驗研究不便的問題有著廣泛的應(yīng)用意義。本文創(chuàng)新點：在基于ARM7的基礎(chǔ)上采用嵌入式μClinux操作系統(tǒng)進(jìn)行便攜式智能儀器設(shè)備的開發(fā)，采用嵌入式MiniGUI進(jìn)行圖形界面的開發(fā)。八、心得體會經(jīng)過一周的實習(xí)，通過不斷地努力與完善，終于成功地完成了ARM嵌入式處理器在智能儀器中的應(yīng)用。從一開始的確定課題，到后來的資料查找、理論學(xué)習(xí)，這一切都使我的理論知識和動手能力進(jìn)一步得到提高，設(shè)計中包