基于ARM7的軌道檢測儀的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　S3C44B0的中斷控制器是可以將某個中斷設(shè)定為FIQ或IRQ類型送至ARM核的。ARM核只有FIQ和IRQ這兩個中斷信號線，因此處理器需要中斷控制器的協(xié)作才能確定某個中斷來自哪個中斷源，S3C44B0提供了兩種解決方式：VECTORED INTERRUPT MODE和NON-VECTORED INTERRUPT MODE。VECTORED INTERRUPT MODE可以像CISC處理器那樣不同的中斷執(zhí)行不同的中斷處理程序，其實(shí)現(xiàn)原理是當(dāng)中斷到來時由硬件邏輯根據(jù)具體中斷源產(chǎn)生一個與之相應(yīng)的跳轉(zhuǎn)指令放到總線上，ARM核取得該條指令后便立即跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序[1]。這樣可以提高中斷響應(yīng)速度和簡化程序設(shè)計(jì)，但是這種模式只支持IRQ類型的中斷;NON-VECTORED INTERRUPT MODE則像其他ARM處理器一樣，由中斷服務(wù)程序去訪問中斷控制器的I_ISPR寄存器來確定中斷源。

　　設(shè)計(jì)中將光電編碼器的中斷類型設(shè)為FIQ類型，并使用NON-VECTORED方式，其他中斷設(shè)為IRQ類型，使用VECTORED方式。中斷向量表由兩部分組成，前部分為ARM核的異常跳轉(zhuǎn)指令，后部分供S3C44B0的VECTORED中斷方式使用。中斷服務(wù)程序可由匯編或者C語言編寫，對于FIQ和IRQ類型的C語言函數(shù)需要加上__irq宏，編譯器才能生成正確的返回指令。

　　4.2 軟件的整體設(shè)計(jì)

　　由于沒有操作系統(tǒng)，啟動代碼和應(yīng)用程序是融為一體的，啟動代碼由匯編語言編寫，除前面的中斷向量表以外，還負(fù)責(zé)硬件初始化，將自己從ROM拷貝到SDRAM，初始化各個模式下的堆棧等，完成了上述工作之后程序才能跳入由C語言編寫的函數(shù)之中去。

　　數(shù)據(jù)采集之外的工作對實(shí)時性要求很低，除了鍵盤掃描和RTC使用低優(yōu)先級的中斷之外，其他部分都包含在主程序循環(huán)里。特別需要注意的是，由于中斷向量表存放在Flash中，在向Flash寫數(shù)據(jù)的時候必須關(guān)閉所有中斷，所以需要保存的數(shù)據(jù)應(yīng)先放到SDRAM中去，待一次測量完成之后再寫至Flash。

　　USB控制器CH375的制造商提供了U盤讀寫的庫文件，只需要外部定義讀寫CH375硬件的函數(shù)和將中斷服務(wù)程序配置到相應(yīng)的中斷，就可以實(shí)現(xiàn)對U盤FAT文件系統(tǒng)的操作。

　　4.3 編譯與調(diào)試

　　設(shè)計(jì)采用的軟件開發(fā)環(huán)境是ARM公司的ADS1.2，編譯C語言程序時可能會產(chǎn)生用于Semihost通信的代碼，其中包含軟中斷SWI指令，但設(shè)計(jì)中并未包含SWI異常處理的程序，編譯器也沒有相應(yīng)的編譯選項(xiàng)去掉Semihost功能，一旦遇到SWI指令便會進(jìn)入軟中斷異常。因此可以反匯編機(jī)器碼，找到對應(yīng)的函數(shù)將其重定義即可。

　　5 結(jié)束語

　　嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)就在于其應(yīng)用的針對性很強(qiáng)，設(shè)計(jì)充分的利用了ARM7處理器的性能和資源，根據(jù)特定應(yīng)用目標(biāo)構(gòu)建整個軟硬件平臺，實(shí)現(xiàn)了高性能、低功耗的目標(biāo)。該系統(tǒng)已成功的用于軌道檢測儀樣機(jī)，對其他基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)具有很好的參考意義。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：傳統(tǒng)的測試儀器多以單片機(jī)為核心，但是單片機(jī)速度較慢，資源較少，在許多應(yīng)用環(huán)境中必須對其進(jìn)行擴(kuò)展，因此不利于降低系統(tǒng)功耗和提高集成度。將ARM7處理器應(yīng)用到軌道檢測儀的設(shè)計(jì)是新的信息處理技術(shù)與傳統(tǒng)應(yīng)用的一次創(chuàng)新結(jié)合，ARM7嵌入式平臺在提升系統(tǒng)性能和集成度的同時也改變了以往的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，尤其是ARM處理器特有的中斷機(jī)制可以使實(shí)時數(shù)據(jù)的采集和處理實(shí)現(xiàn)起來更加方便和可靠。此外，高效率的供電系統(tǒng)也是本文的亮點(diǎn)。

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