基于ARM的嵌入式系统硬件设计研究

王旭东

【摘要】随着电子信息技术的发展，以及数控系统的普及应用，我国工业生产中的各项管理环节得到了有力的技术支撑，取得了实质性的进步。目前，国内应用在钣金加工等行业的数控系统的操作标准较以往有了很大的提升，这就需要采用新式工艺对其进行改善，满足各项操作要求。基于此，基于ARM的嵌入式系统硬件的设计与研究内容受到相关领域的广泛关注，并以来该设计内容打开了数控系统构建的格局，促进相关行业的快速发展。本文就基于ARM的嵌入式系统硬件设计内容进行阐述，并将相关的研究成果呈现出来，以期为实践提供有益的借鉴。

【关键词】ARM;嵌入式系统;硬件设计研究

一、前言

研究了数控系统中所能用到的各类控制接口，将接口控制逻辑语言做了进一步的改换更新。并且，通过将这些研究成果进行整合与设计，实现了嵌入式数控系统硬件平台的总体设计内容。将该方案付诸实践应用以后，系统通过了稳定性测评，符合实际生产操作的要求。经仔细测试与研究而知，基于ARM的嵌入式系统硬件设计具备可行性，针对该内容的研究有一定的实践价值。

二、基于ARM的嵌入式系统硬件平台的整体方案设计

对于数控系统的方案设计过程来说，该项设计内容要能够符合整体数控操作系统的要求，才能称之为完善的设计方案。数控装置实质上是通过计算机技术的支撑来搭建的操作控制硬件平台。在传统的数控系统构造的基础上，基于ARM的嵌入式数控系统硬件平台的功能有了较大的改善，为实际生产工作带来了诸多便利。

（一）嵌入式系统硬件架构概述

近年来，随着我国传统制造行业改革进程的不断推进，数控机床设备的应用对于实际生产能效至关重要，提高了生产单位的综合生产效率，保障了各项生产管理环节的有序进行。可见，自动化的数控系统及相关设备的应用给社会创造出了更多的价值。通常情况下，数控机床系统是由多个装置与程序所组成，该系统实际上是经多个子系统整合而成，包括有数控装置（系统）、驱动装置（系统）、输入/输出系统及程序，其中驱动系统还包括主轴驱动、逻辑控制、位置控制三项内容，分别对应机床设备中的主轴电机、逻辑数据控制与进给电机部分[1]。另外，通过系统检测环节的处理为数控装置系统提供必要的反馈结果，以备数据输出或进入下一个数控循环系统中进行操作处理。

（二）嵌入式系统硬件平台设计

从整个系统的实际功能来看，嵌入式系统硬件平台的设计是系统运作的物质基础，而软件系统则是系统装置的灵魂[2]。嵌入式系统硬件平台的设计原则要遵循系统的实用性与稳定性，而且要与软件系统互相兼容，共同维护整个系统的正常运转。现今，我国在某些重点行业采用的嵌入式系统硬件设备的性能极高，不仅采用了高性能多处理器装备，还运用了高速工业现场总线的硬件结构，进而令整体嵌入式系统的性能更加完善。

三、基于ARM的嵌入式系统硬件的设计细节内容研究

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及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进行了多次的改革，使得升级后的硬件系统更能够符合现代工农业生产对技术领域的要求。

（一）ARM及数控系统运行

ARM是微处理器的代名词，ARM体系结构从构建伊始至今发生了较大的变化，且仍在不断的探索之中[3]。一段时期以来，ARM的变革制约着嵌入式系统的整体设计内容的革新。目前，传统的八位单片机已经暴露了本身资源有限的发展劣势，越加不适应日渐复杂的实际应用需求，而随着三十二位处理器价格的不断萎缩，采取更高性能的三十二位处理器作为嵌入式系统的核心成为更加合理的选择。

（二）ARM接口设计

ARM接口设计的内容主要包含了显示器接口、太网接口及USB接口等，通过各类接口的设计来实现嵌入式系统的功能对接[4]。

（三）针对嵌入式系统硬件平台测试过程的研究

长久以来，我国相关领域对于嵌入式数控系統硬件平台的研究成果为社会生产实践提供了诸多有利的帮助，令生产实践更加现代化，实现了自动化系统与智能装置的有序运转。从对嵌入式系统硬件平台的测试及研究过程而知，开发一个集嵌入式控制、高效数据采集和网络通信于一体的综合系统平台，能够在一定程度上提升生产效率[5]。另外，通过提供友好的人机操作界面的硬件平台，对于提高智能嵌入式系统可靠性、组网灵活性具有绝佳的现实意义。

四、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。研究数控系统的整个运作过程，将基于ARM的嵌入式数控系统硬件进行更为周全的细节处理，进而实现了较为先进的接口控制逻辑，提升了系统的整体效率。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]王维新.基于ARM的嵌入式系统的应用技术[J].西安文理学院学报（自然科学版），2010，11（11）：155-157.

[2]林隽生.基于ARM的嵌入式系统教学平台的设计与实现[J].漳州师范学院学报（自然科学版），2010，10（05）： 188-189.

[3]石广治，刘波，姜秀杰，刘成.基于ARM的嵌入式系统以太网通讯设计[J].微计算机信息，2010，12（06）：196-197.

[4]邵常勇，陈涤，董国锋.基于ARM的嵌入式系统设计方法研究[J].信息技术与信息化，2011，7（07）：133-134.

[5]周杰，陈伟海，于守谦.基于ARM的嵌入式系统在机器人控制系统中应用[J].微计算机信息，2012，3（03）：106-108.