基于ARM的嵌入式系统硬件设计研究

白文哲

摘 要：本文主要介绍了嵌入式系统的原理、特点，在此基础上，针对基于ARM嵌入式的系统进行整体设计以及内容设计，为以后的发展进行了具体分析。

关键词：ARM；嵌入式；系统；硬件设计

随着互联网技术的迅猛发展，对各个产业都产生了深远的影响。尤其是对现代化通讯技术的影响更是深远。嵌入式系统在信息技术处理得到了很好的应用，并在通信技术上取得了长足发展，嵌入式系统越来越引起业内的关注，使专家学者对其进行深入的研究，它的重要性慢慢的让更多的人所认识，并逐渐引起关注。在今后一段时间内，其功能会越来越丰富，实用性也会越来越强，最终发展成为以数字为导向的技术，数据处理、数据管理、数据等系统。嵌入式系统随着计算机技术的发展而演变出来的，它的核心是围绕计算机技术基础展开的，应用才是最核心的内容，系统的硬件有可裁剪性，系统的软件也有其可裁剪性，可以满足专用计算机系统的要求，进而其功能、成本、功能以及体积等方面的要求也就自然而然的得到了满足。嵌入式系统最突出的优势是什么呢？这也是很多研究者深入挖掘的一个问题，它的人性化设计使其最大的特点，一切都是从用户的现实需求出发，裁剪对系统的硬件及软件发挥着重要的作用，在满足条件的基础上，有效的提升集成度，对今后发展系统的智能化、网络化有着很大的意义。

一、嵌入式系统原理综述

基于ARM视域下的嵌入式系统有其自身的独特性，它以计算机系统为依托，开发相应的特色的功能，满足市场的需要，嵌入式系统的构成是有很多的因素构成的，它基本上包含软硬件两个部分，硬件包括硬件系统设备平台，软件包括ARM操作系统以及嵌入式的应用软件。嵌入式的系统不是一个孤立硬件或软件的系统，它能够集硬件与软件为一体，并且在双方互不干扰的情况下独立完成工作的效果，与其他系统的相关的硬件系统尤其相似性，如硬件系统中有的设备平台，这与一般的计算机处理器有着同样的功效，储存器和处理器这两种输入和输出的设备在ARM系统与一般的计算机系统都是有的，这些共同构成了嵌入式系统的基本硬件。

基于ARM的嵌入式系统在实际应用中与一般的计算机系统也有其不同之处，它的容量和信息储存处理非常的简单，摒弃了之前繁杂的计算，最后也不能有效的进行输出。嵌入式的操作系统是先进的系统，在系统信息处理中占据主体地位，嵌入式系统的信息处理的主要方向是什么，功能调整控制的主要方向是什么，嵌入式系统操纵进入了人们的眼帘，并能展示出来其有效性。嵌入式的操作系统是以嵌入式的系统软件为核心，并进行相应的处理，最终实现嵌入式系统应用，在一定程度上完善嵌入式系统的开发。

它有着以下两个主要特点。（1）系统精简。嵌入式的系统融合了先进的计算机技术，并吸取了电子行业的经验，并将其现成的技术贯穿到了该系统里面，实现了扬长避短的效果，进而实现了前所未有的高效高能的集成系统，这种系统在现有的市场中也形成了一个良性的发展模式，并采取兼收并包的措施，积极的建立起在相应的行业中，不断吸收先进的经验来完善自身。（2）针对性强。定向设计是最近这几年流行的词汇，这个词在该领域也是有其深远的意义。嵌入式系统其实就是定向设计，在使用上更具有针对性，也突出了其专业性。嵌入式系统以客户的需求进行相应的定向设计与开发，当客户的需求满足的时候，必然会提升自身的性能，它在体量上就与以往的系统发生了很大的变化，它的集成能力就是非常大的，有利于集成系统的丰富和发展。

二、基于ARM的嵌入式系统硬件的整体设计与细节内容研究

对于数控系统的整体方案设计过程来说，该项设计内容不是孤立存在的，而是要从整体的数控系统出发，能够符合整体数控操作系统的要求，把这个方案设计的更加完美，才能称之为完善的设计方案。数控装置实质我们要剖析清楚，把计算机技术的支撑做牢，搭建操作控制硬件平台。在对传统的数控系统构造更新改造的基础上，基于ARM的嵌入式数控系统硬件平台就发生了很大的变化，其功能有了较大的改善，为实际生产工作带来了诸多便利。

现阶段，我国专家学者对于数控系统内容的探究一直在继续，因其对社会生产实践具有极大的研究价值。随着电子计算机技术的应用，网络信息技术的迅猛发展，嵌入式数控系统的硬件设计内容也在逐年更新换代，并进行了多次的改革，使得升级后的硬件系统发生了质的飞跃，更能够符合现代工农业生产对技术领域的要求。

（一）处理器设置。基于ARM视域下的嵌入式系统硬件有其独特性，尤其是在处理器上更是有着非同的反响，其自身特有的优势是很多处理器无法抗衡的，它的处理器有很多的优点，不仅在体积上有其灵活性，在资源的消耗上也有它的独特性，属于低耗能的能源，同时还有较好的性能，保护系统也是独一无二的。所以ARM的嵌入式处理器的优势是显而易见的，它的应用性在网络产品中运用得十分广泛。处理器是硬件系统的大门，是非常重要的一个环节，它是系统运行的核心，针对处理器的设计要注重性能、质量以及保护，要摒弃繁杂的成分，不断提升处理器的运用效率，从而实现整个系统的高效使用。

（二）外围接口设置。嵌入式的硬件系统需要选择合理的配件，各个硬件之间的连接和组合都要做到优化，从而让个配件之间的配合取得良好的效，能够有效地提升运作质量和效率。外围接口的设计要注重巧妙和灵活，尽量小化，要符合嵌入式的特点。通过设计较为精简的外围接口，可以有效地保证硬件系统运行的稳定性和持续性。针对嵌入式系统最好的外围接口设计要能够完美地将处理器和接口连接在一起，达到无缝的效果。外围的电路要尽量精简，不仅能够有效地节省成本，还能够适当地压缩硬件系统的体积。

（三）针对性设计。基于ARM的嵌入式硬件系统特点，要根据实际需求来进行设计，不同的用户有着不同的需求，不同 的项目需要不同的设计需求。嵌入式系统设计为最关键，其他的各项设计都是起辅助作用，围绕这个最关键的嵌入式系统展开并继续的。因为嵌入式硬件系统有着自身的特点，它的使用周期长，所以要考虑系统软件的设计，对硬件的升级也要有所考虑，从而实现整体系统的正常运营，并且合理的迎合实际需要。在正式的系统设计投入运用前，我们也要考虑相关的因素，需要调试现行试验程序的配置，在有限的时间内进行必要的模拟运行，通过不断的调试来不断系统，进而满足用户和项目的实际需求，使其更好地为系统运行提供服务。

（四）软硬件协作处理设计。嵌入式的硬件系统运行要有软硬件的相互协作才能实现其最大的价值。该系统需要有对应的软件来配套，硬件也不能马虎，对硬件要进行周密的设计，在设计的基础上进行详细的分析。嵌入式在设计过程中需要软件硬件的通力协作，刚开始的设计就要考虑到软硬件的在某种程度上的划分，根据某种程度上的划分，对软件硬件的功能用固定区域来进行限制，使部分的功能发挥最大的作用，进而实现整体效果的优化，让整体的功能和效益得到最大价值的发挥。

结束语：通过对数控系统的运作机理进行研究，并结合国内外在实践过程中常用的数控系统硬件结构的设计内容，提出了基于ARM的嵌入式数据控制系统硬件平台的设计方案。该设计能够将ARM、FPGA低功率的特征发挥出来，采用低功率的设备及器件组合，构建了低功耗的硬件系统电路。总之，该系统设计的内容符合当前工业生产所需达到的标准，具备一定的实践价值。

参考文献：

[1] 蔡建平. 关于嵌入式应用开发技术[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2001（03）

[2] 姚放吾. 嵌入式系统的硬件/软件协同设计[J]. 微计算机信息. 2001（03）