基于ARM嵌入式系统的数据采集传输系统研究+程序(2)

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1.1.2 发展趋势

目前基于嵌入式的数据采集传输系统获得了广阔的发展空间，对其软硬件体系的实现方案和设计思路进行深入的研究具有很深的现实意义和实用价值[2]。

20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集传输技术已经在军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域被广泛应用。在国内，也是陆续的出现了一些嵌入式方面的数据采集传输系统，如环保、气象、电力等行业部门。

1.1.2 应用

在工业系统的控制环节上，数据采集传输系统发挥了重大的作用。在工业自动化的过程中，通过数据采集系统可以将控制所需要的数据及时的从现场中采集出来，经过信号的模数转换，成为计算机能够接收的信号，由其进行计算分析变成各个控制任务的驱动信号，从而实现整个工业过程的控制任务。通过这种系统所实现的工业自动化，所获得的经济效益是非常巨大的。

1.2 嵌入式系统简介

1.2.1 嵌入式系统的概念

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统[3]。

嵌入式系统的几个重要特征：1．系统内核小。2．专用性强。3．系统精简。4．高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。5．嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。6．嵌入式系统开发需要开发工具和环境。7.嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也是同步进行。8.为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片中[4]。

1.2.2 嵌入式系统的组成

一般来说，一个嵌入式系统装置是由嵌入式计算机系统和执行装置所组成。嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。

1.2.2.1 硬件层

硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。

1）嵌入式微处理器

嵌入式系统的核心是各种类型的嵌入式处理器，嵌入式处理器与通用处理器最大的不同点在于，嵌入式CPU大多工作在为特定用户群所专门设计的系统中，它将通用CPU中许多由板卡完成的任务集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性[5]。

2）存储器

嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器。

3）通用设备接口和I/O接口

嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输入/输出功能。

目前嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D（模/数转换接口）、D/A（数/模转换接口），I/O接口有RS-232接口（串行通信接口）、Ethernet（以太网接口）、USB（通用串行总线接口）、音频接口、VGA视频输出接口、I2C（现场总线）、SPI（串行外围设备接口）和IrDA（红外线接口）等。

1.2.2.2 中间层

硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或板级支持包（Board Support Package，BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。