l嵌入式学习资料之ARM+PCL6045B的嵌入式运动控制器设计
数控系统的运动控制器设计
数控系统的运动控制器设计作者：许戴铭来源：《中小企业管理与科技·下旬》2010年第12期摘要：介绍了一种基于S3C44B0微处理器与PCL6045B控制芯片的运动控制器设计，并详细分析了实时插补方法和升降速的控制，满足了数控系统关于运动控制的要求。
并通过在实验台的运行试验，证明了该控制器设计的有效性。
关键词：PCL6045B 运动控制时间分割法插补升降速控制0 引言现代数控系统以其高精度、高效率、高可靠性的优点，在制造业中得到了日益广泛的应用。
现代加工对数控系统提出了很高的要求：一方面要能够实现各种加工情况下的准确定位，另一方面，又要能实时控制刀具运动轨迹和速度，保证切削过程的平稳和加工精度。
这些都取决于数控系统的对机床运动的控制能力。
本文讨论的是一种基于嵌入式微处理器和运动控制芯片构成的运动控制器设计方案。
利用单片机对运动控制芯片进行控制，作为运动控制器的核心，实现高效的对伺服电机运动的控制。
1 硬件设计运动控制器由单片机、键盘输入模块、I/O通信模块、液晶显示模块、运动控制模块和交流伺服电机驱动器构成。
单片机选择三星ARM7内核的S3C44B0微处理器。
单片机作为主要的控制单元分析操作指令，对外围接口发出控制信号、读写数据并与外部设备进行通信。
并与运动控制芯片PCL6045B通过总线相连，发送控制指令实现不同的运动控制。
键盘模块构成系统的输入模块。
并对键盘中各个按键进行功能定义，通过对键盘接口的读入就可以完成系统所需原始数据的输入及对执行机构的运行进行控制。
显示模块部分采用图形液晶显示模块MGLS240128，实现对插补运算过程中运动轨迹和刀具位置等信息的实时数据显示。
运动控制模块采用日本NPM公司生产的可编程4轴驱动运动控制芯片PCL6045B及其接口芯片构成。
通过总线接收S3C44B0的控制指令和数据进行运算并以脉冲序列形式输出给伺服驱动器，用于实现对伺服电机的插补控制、速度控制等功能。
ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例
ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例ARM是一种广泛使用的嵌入式系统指令集架构，其在众多应用中都有着广泛的应用。
本文将以ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例为主题，探讨其在不同领域中的具体应用。
一、ARM嵌入式系统硬件设计1.CPU设计：ARM架构的中央处理器是嵌入式系统的核心部件，其设计一般包括指令集设计、流水线设计和外设控制等。
基于ARM架构的CPU设计可以运行各种不同的操作系统和应用程序。
2.存储系统设计：嵌入式系统中的存储系统一般包括闪存、SDRAM等，用于存储程序代码、数据和系统参数等。
ARM嵌入式系统中的存储系统设计需要考虑性能、容量和功耗等因素。
3.总线系统设计：嵌入式系统中的总线系统用于连接各个模块，包括处理器、存储器、外设等。
ARM嵌入式系统中的总线系统设计需要考虑传输速度、连接方式和信号完整性等因素。
4.外设接口设计：ARM嵌入式系统通常需要与各种外设进行通信，包括显示器、触摸屏、传感器、通信模块等。
外设接口设计需要考虑接口标准、通信协议和电气特性等因素。
二、ARM嵌入式系统应用实例1.智能手机：智能手机是目前使用最广泛的ARM嵌入式系统应用之一、ARM架构提供了高性能、低功耗和丰富的接口，使得智能手机可以运行各种应用程序，如游戏、社交媒体和移动支付等。
2.智能家居：ARM嵌入式系统在智能家居应用中具有广泛的应用。
通过连接各种传感器和外设，ARM嵌入式系统可以实现智能家居设备的自动化控制，如智能灯光、智能门锁和智能温控等。
3.工业控制：工业控制系统是现代工业生产中的关键部件，ARM嵌入式系统在工业控制领域中具有重要应用。
ARM架构的高性能和丰富的接口，使得ARM嵌入式系统可以实现精确的数据采集、实时控制和通信功能。
4.医疗设备：ARM嵌入式系统在医疗设备中也有广泛应用。
例如，基于ARM架构的嵌入式系统可以用于电子血压计、血糖仪和心电图仪等医疗设备的数据采集、处理和显示。
5.汽车电子：现代汽车中的电子系统也广泛采用ARM嵌入式系统。
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本系统设置IF1：IF0=0：1，CPU连接如图3所示。
千锋嵌入式计不同的模块化用 户软件，来满足不同的运动控制任务。模块化软件恰好 是Linux操作系统的优点。Linux还可以根据用户的需 求实现内核的裁减和定制，源码开放，网络支持功能强 大，价格上也更具有竞争优势等。所以该控制器选用 Linux作为片上系统(SoC)。但是，Linux并不是一个实 时操作系统，因此，通过实时内核补丁RTAI(Real Time Application In-terface)，在硬件平台的基础上 增加一个实时内核，将Linux内核当作它的优先级最低 的任务执行，从而保证运动控制系统的实时性。系统的 控制软件分为两个区域：非实时域和实时域。非实时域 是建立在普通Linux内核基础上的，其主要包括系统初 始化和通信模块。
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通过通用I／O接口与DSP运动控制板通信，实现 arm主控板与运动控制板之间数据的实时双向传送；外 部NAND Flash存储器(64 MB)，用于存储系统参数及 运动指令；NOR Flash存储器(2 MB)，用于存放系统运 行程序；SDRAM存储器(64 MB)，用于存放临时数据； 通过串口、以太网接口、USB接口与上位机系统通信， 实现两者之间数据的传送；通过LCD接口，实现 320×240分辨率液晶屏的图形与字符显示，并具有触 摸屏接口，提供友好的人机交互界面；通过I／O扩展接 口，提供可编程的数字I／O通道；通过JTAG接口与PC 机通信，实现系统运行程序的仿真调试及下载，软件升 级接口。
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ARM汇编语言程序设计基础课件第1章 嵌入式系统基础知识
根据具体需求开发的特定功能软件，如控 制算法、图形界面等。
嵌入式中间件
提供通信、数据管理等功能，方便应用程 序的开发和部署。
开发工具
集成开发环境（IDE）
烧录器
提供代码编辑、编译、调试等功能的 开发环境。
将编译好的程序烧录到嵌入式系统的 存储器中。
仿真器和调试器
用于模拟和测试嵌入式系统的运行情 况。
成本低
可定制
ARM处理器的成本较低，适用于各种低成 本的应用场景。
ARM处理器可根据具体应用需求进行定制 ，包括指令集、寄存器数量等。
ARM处理器的应用领域
智能手机和平板电脑
ARM处理器广泛应用于智能手机和平板电脑领域，如苹果的 iPhone、iPad和大多数Android手机和平板电脑都采用ARM处理 器。
用于访问ARM处理器以外 的硬件设备。
ARM汇编语言的伪指令
汇编器控制伪指令
用于控制汇编器的行为，例如设置符号表 、定义数据等。
段定义伪指令
用于定义程序的不同段，如代码段、数据 段等。
宏定义伪指令
用于定义可重用的代码块，简化代码编写 。
其他伪指令
如条件编译、文件包含等，根据具体需求 使用。
谢谢您的聆听
用途。
伪操作
用于控制汇编器行为的指 令，例如数据定义伪操作 （如.word、.byte等）。
ARM汇编语言的指令集
程序流程控制指令
如条件分支、无条件跳转 等，用于控制程序的执行 流程。
数据处理指令
用于对寄存器中的数据进 行算术、逻辑和移位操作 。
加载和存储指令
用于在内存和寄存器之间 传输数据。
协处理器指令
Cortex系列
《基于ARM+FPGA的嵌入式安全PLC设计与实现》
《基于ARM+FPGA的嵌入式安全PLC设计与实现》一、引言随着工业自动化程度的不断提高，可编程逻辑控制器（PLC）作为工业控制的核心设备，其安全性和可靠性显得尤为重要。
传统的PLC设计多采用单一处理器架构，难以满足日益增长的安全性和性能需求。
因此，本文提出了一种基于ARM+FPGA的嵌入式安全PLC设计与实现方案，旨在提高PLC的安全性和性能。
二、系统设计1. 硬件设计本设计采用ARM+FPGA的异构计算架构，其中ARM作为主处理器，负责系统的控制和数据处理；FPGA作为协处理器，负责高速信号处理和实时控制。
硬件设计包括ARM处理器模块、FPGA模块、存储模块、通信接口等。
ARM处理器模块选用高性能的Cortex-A系列处理器，具备强大的数据处理能力和丰富的外设接口。
FPGA模块选用高性能的FPGA芯片，具备高速信号处理和并行计算能力。
存储模块包括内存和存储器，负责存储程序代码和数据。
通信接口包括以太网、串口等，用于与上位机和其他设备进行通信。
2. 软件设计软件设计包括操作系统、驱动程序、PLC程序等。
操作系统选用嵌入式Linux系统，具备稳定性和可靠性。
驱动程序包括硬件驱动和通信驱动，用于控制硬件设备和与其他设备进行通信。
PLC程序采用结构化编程语言，具备可读性和可维护性。
三、安全设计本设计在硬件和软件层面均进行了安全设计，包括硬件加密、数据加密、访问控制等措施。
硬件加密措施包括对存储器进行加密，防止数据被非法读取和篡改。
数据加密措施包括对通信数据进行加密，防止数据在传输过程中被窃取。
访问控制措施包括对系统进行权限管理，只有授权用户才能访问系统。
此外，本设计还采用了冗余设计和容错技术，提高了系统的可靠性和稳定性。
冗余设计包括对关键部件进行备份，确保系统在某个部件出现故障时仍能正常运行。
容错技术包括对数据进行校验和纠错，确保数据的完整性和准确性。
四、实现与测试本设计的实现包括硬件制作、软件编写、系统集成等步骤。
基于ARM嵌入式智能控制器的设计与实现.
基于ARM嵌入式智能控制器的设计与实现基于ARM嵌入式智能控制器的设计与实现类别：嵌入式系统0 背景利用嵌入式技术，给工业系统安装智能控制器，对其进行在线监控和检测，就能及时发现故障并处理，从而不但保证工业系统始终处于良好的运行状态，同时也减轻值机维护人员的负担。
面向工业应用的智能控制系统一般包括如下功能：多路模拟量和开关量的实时采集并显示、通过控制器或上位机进行启停等命令控制、工作状态采集并记录、数据上传、故障记录并报警、历史数据保存、定时开关机等，同时还应具有网络数据传输与控制和软件升级功能。
传统的智能控制器一般多采用8位单片机实现，但随着实际功能复杂度的增加，尤其是实现大量数据采集和保存、彩色图形交互和网络通信等，单片机已很难满足实时控制的要求。
因此，采用32位ARM处理器来实现的方案是较为理想的选择。
1 智能控制器硬件平台根据功能需求，系统主控芯片采用S3C44B0X。
该处理器是基于ARM7TDMI内核SOC芯片，片内集成LCD控制器、SDRAM控制器、RTC、UART和ADC等模块，这为硬件系统的设计带来方便同时也提供系统可靠性。
除此之外，硬件上还需扩展存储系统、键盘液晶、CPLD芯片、串口通信、网卡通信等模块。
存储系统选用较大容量的Nor Flash来存放代码和工作过程中需记录的数据。
LCD采用320×240的STN 彩色液晶屏幕，模拟量数据采集采用内部ADC和外扩多路选择器，开关量采集与控制采用CPLD芯片来实现I/O口的扩展。
系统硬件总体框图如图1所示：2 智能控制器软件总体方案概述智能控制器软件部分主要包括启动模块、系统初始化模块实时时钟显示、IIC键盘、串口通信、液晶显示、网络通信、数据采集及控制、数据保存及故障记录和自动升级等模块.软件系统流程图见图2。
3 软件主要设计方法 3.1 IIC键盘和开关量处理本系统采用一片CPLD来扩展I/O端口，并利用S3C44B0X处理器的PF1和PF5等IO端口来模拟IIC协议完成数据通信。
嵌入式系统课件ARM微控制器基础与实战2
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1．1．5 实时系统的概念
实时系统(Real Time System)是指产生系统输 出的时间对系统至关重要的系统。
实时系统是在逻辑和时序控制中，如果出现超 时偏差，将会引起严重后果的系统。
实时逻辑的正确性不仅依赖于计算结果的正确 性，还取决于输出结果的响应时间。实时系统 要求从输入到输出的滞后时间必须小到一个可 以接受的时限内。
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2．外围设备 外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式 处理器以外用于完成存储、通信、调试、显示等辅 助功能的其他部件。
根据外围设备的功能可分为以下3类：
➢ 存储器： SRAM、 DRAM、Flash。其中，Flash 以可擦写次数多、存储速度快、容量大及价格低等 优点在嵌入式领域得到了广泛的应用。
➢ 嵌入式系统通常面向特定应用，集成度高、低功耗、小体积、低 成本等，便于嵌入式系统设计的小型化、专业化，使移动能力大 大增强，与网络的耦合也越来越紧密。
➢ 嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也与具 体产品同步进行。因此，嵌入式系统产品一旦进入市场，一般具 有较长的生命周期。
➢ 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，在保证稳定、安 全、可靠的基础上量体裁衣，去除冗余，力争在同样的硅片面积 上实现更高的性能。这样，才能最大限度地降低应用成本。在具 体应用中，对处理器的选择决定了其市场竞争力。
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1．1．2 嵌入式系统组成
嵌入式处理器 外围设备 嵌入式系统 嵌人式操作系统 嵌入式系统应用软件
(嵌入式系统原理及应用)第3章ARM指令集与程序设计
本章将介绍ARM指令集与程序设计。内容包括嵌入式系统概述、ARM处理器 介绍、ARM指令集概述、数据处理指令、分支指令、系统控制指令、条件执 行、寻址方式、中断与异常处理、程序设计基础。
嵌入式系统架构
1
嵌入式系统硬件组成
CPU、存储器、外设接口等构成嵌入式系统的硬件组成部分。
利用FPGA（FieldProgrammable Gate Array）技术实现灵活的 硬件设计。
采用CPLD（Complex Programmable Logic Device）技术实现逻辑 控制器的集成。
嵌入式系统调试技术
1 仿真器调试
借助硬件或软件仿真器对嵌入式系统进行调试和测试。
2 远程调试
3 逆向工程
通过网络连接远程调试嵌入式系统。
对已部署的嵌入式系统进行分析和调试。
嵌入式系统应用案例
智能家居
医疗设备
物联网
嵌入式系统可以实现智能家居 控制，提供智能化的生活体验。
嵌入式系统广泛应用于医疗设 备，如手术机器人和监护仪器。
2
嵌入式系统软件组成
操作系统、应用程序、驱动程序等构成嵌入式系统的软件组成部分。
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
嵌入式系统与计算机系统区别
嵌入式系统相较于计算机系统，具有实时性要求和资源受限性。
嵌入式系统设计流程
1.需求分析：理解系统需求、功能和性能。 2.系统架构设计：确定系统的硬件和软件组成。 3.模块设计：设计系统中的各个功能模块。 4.集成测试：验证模块的正确性和系统的功能。 5.调试和优化：解决问题并提高系统性能。 6.发布和维护：部署系统并进行后续维护。
嵌入式系统是物联网的基础， 实现设备之间的互联和信息交 流。
基于ARM的嵌入式PLC的设计
中 图分类号：TP202
文 献 标 识 码：B
文章编 号：1001- 9227( 2008) 03- 0009- 03
0 引言 可编程逻辑控制器( P r o g r a mma b l e Lo g i c
Cont r ol l e r ，PLC) 是一种实用性很强的工业控制器，在 自动化领域具有举足轻重的地位。随着科学技术的进 步，PLC在工控领域得到了极大的发展和应用。但如今 工控产品已经发展到一个追求个性化、差异化的阶段， 在科技迅速发展的直接影响下，传统的 PLC面临着个 性化、差异化的压力，而具有嵌入式操作系统的 PLC将 可以满足这方面的要求。
( 下转第 23页)
《自动化与仪器仪表》2008 年第 3 期（总第 137 期）
该模糊控制系统已应用到光纤熔缩机项目中，在 整个控制过程中，熔缩棒进气端和出气端的压力差稳 定在 1. 5~4Pa 之间，满足光纤棒熔缩要求，对压力跟 踪能力强。
参考文献 1 陈理君， 微机模糊控 制[ M] . 武汉：武汉理工大学 出版社，
本设计选用μ C/ OS- Ⅱ系统。μ C/ OS- Ⅱ是一种 基于优先级的可抢先的硬实时内核。具有以下特点：
（1）它是一种专门为嵌入式设备设计的内核，目 前已经被移植到 40 多种不同结构的 CPU上，运行在从 8 位到 64 位的各种系统之上;
（2）μ C/ OS- Ⅱ可以免费获得代码，不用支付任 何费用，可以降低系统的开发成本;
3 μ C/ OS- Ⅱ在LPC2294上的移植 3. 1 μ C/ OS- Ⅱ移植所需条件
所谓移植，就是使一个实时内核能在某个微控制 器或微控制器上运行。将μ C/ OS- Ⅱ移植到不同处理 器平台时，需要解决的主要问题有：
arm嵌入式微控制器原理
arm嵌入式微控制器原理ARM嵌入式微控制器原理嵌入式系统是指将计算机科学和电子工程技术相结合，用于控制、监测和通信等特定用途的计算机系统。
而嵌入式微控制器则是嵌入式系统的核心部分，它是一种专门设计用于控制和管理嵌入式系统的微处理器。
其中，ARM嵌入式微控制器更是应用最为广泛的一种。
ARM嵌入式微控制器是由英国ARM公司设计的微处理器，它具有高性能、低功耗、高可靠性、易于集成和开发等优点。
ARM嵌入式微控制器在嵌入式系统中应用广泛，涉及到汽车、医疗、工业控制、智能家居等众多领域。
本文将介绍ARM嵌入式微控制器的原理及其应用。
ARM嵌入式微控制器的原理ARM嵌入式微控制器的核心是ARM架构，它采用RISC（精简指令集计算机）结构，指令集非常精简，执行速度快。
ARM架构还具有可扩展性和可移植性，可以通过添加不同的外设来扩充其功能，同时也可以应用于不同的硬件平台。
ARM嵌入式微控制器的主要组成部分包括处理器核心、存储器、外设和总线。
其中，处理器核心是ARM架构的核心部分，它负责执行程序，控制系统的运行。
存储器则用于存储程序和数据，包括闪存、RAM、EEPROM等。
外设包括各种传感器、电机、通信模块等，用于实现嵌入式系统的各种功能。
而总线则是各个组成部分之间的通信桥梁，用于实现数据和指令的传输。
ARM嵌入式微控制器的应用ARM嵌入式微控制器应用广泛，以下列举几个典型应用场景：汽车电子控制系统现代汽车中，越来越多的电子控制系统都采用ARM嵌入式微控制器。
例如，发动机控制单元（ECU）、防抱死制动系统（ABS）、自动变速器控制单元（TCM）等。
这些控制系统采用ARM嵌入式微控制器，可以提高汽车的性能、安全性和节能性。
医疗设备现代医疗设备中，许多设备都采用ARM嵌入式微控制器。
例如，心电图仪、血糖仪、血氧仪等。
这些设备采用ARM嵌入式微控制器，可以实现精确的检测和数据处理，提高医疗设备的可靠性和稳定性。
工业控制在工业控制领域，ARM嵌入式微控制器也得到广泛应用。