ARM嵌入式系统设计与应用技术

文/易鲜红

1 引言

随着信息技术、智能技术和网络技术的发展进程，嵌入式系统技术获得了非常非常广阔的发展空间。当然，为了支持功能密度的不断的提升，以及网络连接的灵活性和移动应用的更加便携式化，企业还必须得掌握嵌入式系统里面的核心技术，及时快速的发出新的产品，推动技术的快速的发展。若是不能掌握真正的核心技术，那么想要定制出自己的产品，也变得非常困难，也会受到世界各地的人的影响，总是很被动，不能走在信息产业的前列。

本设计的目的是建立一个完整的嵌入式应用开发平台，该平台集数据采集、液晶显示和射频传输于一体。它可以说是一个测量和控制系统的程序。开发人员可以在该应用平台上研究和开发测控系统，为系统开发提供完整的软硬件环境，如无线抄表、工业遥控器、遥感、自动数据采集系统、楼宇自动化、安全保护、机房设备无线监控、门禁系统等。并为用户提供全面的解决方案，为未来企业产品二次开发提供参考，缩短新产品的研发周期，从而提高企业的市场竞争力。

2 知识理论概念

2.1 ARM

ARM的架构在过去的时候被称作是进阶精简指令集机器。它是一个由32位元精简指令集中央处理器架构，主要的产品使用的的是低功耗并且质优价廉的RISC处理器。另外，ARM32为体系结构，处于当前的领先水平在业内，并且在其中被全部ARM处理器共享。其次因为它具有非常强的节能特性，所以，ARM处理器非常适用于在移动通讯的领域上。

2.2 嵌入式系统的定义

所谓嵌入式系统实际上是嵌入式计算机系统的缩写。它是由国际电气和电子工程师协会定义的。非通用计算机系统，嵌入式系统是一种用于控制、监视或协助设备、机械和车间的装置。

这主要是根据应用来定义的。目前，我国普遍接受的定义是基于应用和计算机技术的专用计算机系统。它的软硬件可以量身定做，就是为了满足应用系统对功能上、可靠性上、成本上、还有体积和功耗上面的严格要求。嵌入式系统是软硬件的结合的产物，其功能范围涵盖了广泛的领域，我们周围几乎所有的电气设备。

3 基于ARM嵌入式系统的设计

3.1 硬件设计

在硬件设计上，根据用户实际情况调查，需进行有效的成本控制和开发难度的降低，具有体积小、功耗低、性能强等优点。

3.2 嵌入指纹识别模块及软件设计

嵌入式系统的硬件设计为基础，把指纹识别模块上嵌入UART0串行口，实现了系统正常通信。本设计方案选用了中正公司开发的SM-60指纹识别模块，主要应用于低功耗场合。作者选择的指纹识别模块有光学指纹的传感器，包括有性能优越的DSP处理器以及闪存芯片。并且只需集成相关的指令即可实现更高复杂度的功能。

4 嵌入式系统的应用领域

4.1 工业控制

基于嵌入式芯片的工业自动化设备有着非常巨大的发展前途。目前，嵌入式微控制器广泛应用于工业过程控制、数控机床、电力系统、电网安全、电网设备监控、石化系统等领域。

4.2 交通管理

在车载导航流程、监控、车辆信息服务、集成系统技术等方面得到了广泛的应用。集成模块的定位和移动终端得到了成功的应用在各种运输行业。

4.3 信息家电

嵌入式系统最大的应用将会是在的领域是冰箱、空调等的网络化、智能化，将引领人们的生活步入一个崭新的空间。

4.4 家庭智能管理

水表、电表、煤气表远程自动抄表系统、安全纵火系统和防盗系统，嵌入式专用控制芯片将取代传统的手动检测，实现更高、更准确、更安全的性能。网络和电子商务公共交通非接触式智能卡发行系统、公用电话发卡系统、自动售货机、各种智能终端将全面进入人们的生活，然后手持一张卡就可以走遍世界各地。

4.5 环境监测环境

监测包括实时数据水文监测、防洪检测、土地质量检测、水质监测、大坝安全监测网络、地震测查、天气实时网络信息、水源和空气污染监测等在许多恶劣和复杂的地区领域。实现无人监控系统。

4.6 机器人

嵌入式芯片的开发将带来机器人在小型化和智能化方面的优势，同时也将大大降低机器人的价格，使其在工业和服务业领域得到广泛性的使用，在这些应用领域里面，嵌入式系统将在现代社会生活的各个方面实现"无处不在"。

5 结论

本文简要介绍ARM和嵌入式系统的总体设计，后从硬件设计平台上和嵌入式指纹识别模块和软件等方面，阐述基于ARM的嵌入式系统的设计。ARM开发的ADS 软件可以模拟和实现指纹识别设备的一系列功能。此外，在程序下可以固化在 LPC 2104闪存芯片上，以达到离线工作的效果。因此，基于ARM嵌入式指纹识别系统，实现了用户在系统性能上的、成本上的、功耗上的还有在容量上的方面要求。从其他方面总结来讲，指纹识别设备将逐步走向更加小型化。指纹识别技术与嵌入式技术通过了有效的结合，有效的控制了成本，在房地产管理、政府和军事评估中将有很大的应用发展空间。