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電子發燒友網訊：電子發燒友網的讀者在2012年上半年都在關注哪方面的技術趨勢，哪些內容最受到工程師們的青睞？基于此，電子發燒友網將陸續整合推出各熱門技術點設計方案精華集錦系列，本篇為《最受工程師喜愛的ARM設計方案精華集錦》，敬請關注后續系列。
基于ARM的遠程無線視頻監控系統設計
隨著計算機、網絡、通信技術的發展，以及多媒體視頻技術的不斷完善，基于網絡的第三代遠程網絡視頻監控系統取得了長足的發展。新一代的監控系統以網絡為依托，以數字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心。系統采用嵌入式多任務操作系統、高效的視頻壓縮芯片和功能強大的嵌入式處理器，將視頻壓縮和傳輸處理工作全部內置到芯片上，前端攝像機送來的視頻信號數字化后經過壓縮、打包等過程變成基本網絡協議的視頻流，通過網絡的傳輸，視頻流發送到接收端。視頻接收端可利用軟件進行解碼，在PC上進行顯示和處理。
系統硬件平臺
本系統是以PXA270為微處理器的ARM開發平臺組成。PXA270是一個32位處理器，可在312MHz、416MHz、520MHz和624MHz這4種不同的時鐘頻率下運行。用在高性能、低功耗、便攜、手持式的設備中。它加入了Intel Xscale技術，具有調節動態電壓和頻率以及完善的電源管理功能，提供了工業界領先的MIPS/mw性能。外接網卡接口與處理器直接連接，實現以太網通信，可利用TFTP協議對內核和根文件系統的映像進行快速下載。有3個UART分別是標準、藍牙和全功能的UART，可以通過全功能UART與GPRS DTU相連接進行信號傳輸。3個USB接口，可以與USB攝像頭相連接進行圖像采集。USB攝像頭采用的是以OV511為芯片的網眼V2000攝像頭。
GPRS DTU是一款基于GPRS 網絡的無線數據傳輸終端設備，提供全透明數據通道，網絡覆蓋范圍廣能使用移動電話的地方就可以使用支持數據透明傳輸與協議轉換，支持備用數據中心，點對點互連功能，支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電3種工作方式，具有短信和電話喚醒功能，支持斷線自動重連功能。
系統總體設計
整個監控系統主要是由ARM、GPRS DTU、USB攝像頭和PC組成。ARM開發板以Linux操作系統編寫驅動，通過指令調度利用USB攝像頭進行圖像采集，將采集好的圖像通過GPRS DTU進行無線傳輸，PC與因特網相連接，接收到GPRS DTU傳輸過來的圖像，通過VC++編寫上位機，可以看到監控點傳輸的圖像。操作人員可以通過短信或電話對監控端進行控制，可以使監控端隨時處于工作或關閉狀態，這樣一來不僅可以隨意對監控端進行控制還可以節省流量，經濟實惠，特別適用于一些對動態圖像要求不高的環境，系統結構框圖如圖1所示。
圖1 系統結構框圖
系統軟件設計
本系統采用Linux為操作系統，它是一個多用戶、多任務操作系統；具有良好的開放性，遵循世界標準規范，特別是遵循開放系統互連（OSI）國際標準。具有完善的內置網絡。Linux在通信和網絡功能方面均優于其他操作系統。為用戶提供了強大完善的網絡功能。根據程序開發的需要對Linux操作系統進行裁減與編譯，將制作好的Linux操作系統通過JTAG下載到ARM開發板里，就可以使用arm-linux對ARM開發板進行控制。
圖像的采集是通過ARM-Linux調度Video4Linux和影像設備驅動程序來進行視頻捕獲。Video4Linux是Linux影像系統與嵌人式影像的基礎，是Linux 內核里支持影像設備的一組API，Linux在多媒體上的應用是目前非常熱門的研究領域，其中最關鍵的技術則是Linux的Video4Linux。在Linux內核中對Video4Linux進行配置，如圖2所示。配置好以后通過bootloader下載到ARM-Linux里。USB攝像頭使用的是OV511芯片的網眼V2000攝像頭。在Linux操作系統里配置好OV511芯片的驅動，如圖3所示。
圖2 配置Video for Linux
摘 要：根據現代家居的發展需求，提出了一種智能家居系統的整體設計方案，以ARM11S3C6410為核心處理器，Linux嵌入式系統為家居總中心監控系統，使用Linux Qt完成了控制程序及人機界面的編寫，采用GPRS通信技術完成了系統的遠程通信及監控，組建基于ZigBee無線通信技術的系統內部網絡，并完成了對家電的基于統一協議的控制，實現了家居的智能化。
0 引 言
隨著網絡技術和通信技術的不斷發展以及人們對生活要求的不斷提高，實現家庭智能的遠程監控已經成為必然的趨勢。國家建設部住宅產業化促進中心提出住宅小區要實現六項智能化要求，其中包括實行安全防范自動化監控管理：對住宅的火災、有害氣體的泄漏實行自動報警；防盜報警系統應安裝紅外或微波等各種類型報警探測器；系統應能與計算機安全綜合管理系統聯網；計算機系統能對防盜報警系統進行集中管理和控制。隨著GPRS遠程通信技術和短距離無線網絡通信技術的不斷發展和成熟，智能家居的監控技術也逐步成熟。GPRS網絡通信業務是通信公司推出的一項數據傳輸通信業務，在GPRS網絡覆蓋區域內，傳輸距離不受限制，通信費用相對低廉，傳輸速率較快。Zig-Bee短距離無線通信技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。本文解決了家庭智能嵌入式系統、GPRS遠程通信、ZigBee無線通信、家電解碼及編碼、家居控制協議等相關技術難點，分析了其各自基本特點和所要實現的基本功能，并在此基礎上提出了基于Linux嵌入式系統和ZigBee網絡及GPRS無線通信的智能家居系統的總體解決方案。
1 系統整體設計方案
智能家居網絡指的是在一個家居中建立一個通信網絡，將各種家電設備互相連接起來，實現對所有智能家居網絡上設備的遠程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、門窗、電源、電視或數據等等。智能家居網絡的構架包括家庭內部網絡系統、智能家居控制器以及智能家居網絡與外部網絡之間的數據通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網絡的一個重要組成部分，起到核心的管理、控制和與外部網絡通信的作用。它是通過家庭管理平臺與家居生活有關的各種子系統有機結合的一個系統，也是連接家庭智能內部和外部網絡的物理接口，完成家庭內部同外部通信網絡之間的數據交換功能，同時還負責家庭設備的管理和控制。智能家居控制器一方面需要為家庭內部布線提供通信接口，采集家庭設備的信息，并進行處理、自動控制和調節；另一方面智能家居控制器作為家庭網關，也為外部提供網絡接口，連通家庭內部網絡和外部網絡，使得用戶可以通過GPRS網絡等方式訪問家庭內部網絡，實現監視和控制。系統控制方案如圖1所示。
圖1 系統整體控制框圖
本系統采用三星公司最新推出的ARM11S3C6410控制芯片為核心控制器，完成所有家庭內部數據的處理，包括數據的采集與控制命令的發出，是整個智能家居控制的核心，采用Linux嵌入式系統為家居總中心監控系統，能夠自動運行、處理數據，通過串口管理、無線網絡來控制各控制終端，并且中心控制器通過GPRS模塊實現家庭系統與手機的通信，使用戶可以通過短信方式實現家庭系統的遠程控制，同時，控制器還采用10.3寸觸摸屏為用戶提供命令輸入端，采用Linux Qt完成人機界面的編寫，通過ZigBee無線通信協議完成家庭內部數據的傳輸，方便用戶實現本地控制。控制終端為單片機組成的若干小的控制系統控制各家用設備，并通過控制總線將這些小的控制系統組成網絡，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。
【詳情參閱：基于Linux系統和ZigBee的智能家居系統方案】
基于ARM微處理器的液晶觸摸屏接口設計
摘要： 作為人機交互的重要手段，液晶觸摸屏使用越來越多，基于微控制器與觸摸屏的接口技術在工業控制、智能家電等領域得到應用廣泛，開發微控制器與液晶觸摸屏的接口技術是智能電子產品設計的重要工作；介紹了一款液晶觸摸屏系統的總體設計方案、電路接口和編程方法；該系統由T FT 液晶屏模塊、觸摸屏和ARM 微處理器控制板組成；TFT 液晶模塊內置SSD1289 控制器，尺寸3.2 英寸、分辨率240×320 像素；觸摸屏由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS 7843 組成；控制板采用ARM7 微處理器LPC2148 為控制核心；測試和工程實踐結果表明，所設計的軟、硬件達到了各項要求，并且具有操作方便、穩定性好、性價比高等技術特點，有較好的推廣應用價值。
0 引言
人機交互界面的種類較多，如鍵盤、數碼管顯示器、液晶顯示器及帶觸摸的液晶屏等。決定人機交互接口方式的主要因素是成本和實際應用的需要。近十年來，液晶觸摸屏以功耗低、重量輕、精度高和良好的人機界面等技術特點， 在電子設備特別是手持類電子產品中得到了普遍應用。帶觸摸的液晶屏，只要能測量出觸摸點的坐標位置，即可根據屏上對應坐標點的顯示內容或圖符獲知觸摸者的意圖， 通過微處理器處理聲音、圖像、文字及觸摸輸入控制等信息，使之成為能進行信息存取、輸入和輸出的集成系統。基于微控制器與液晶模塊的硬件接口設計及軟件編程在智能系統設計中有著重要的應用價值。ARM 微處理器，運算速度快、資源豐富、性價比高，是當前較為流行的嵌入式控制器。本文介紹的一款基于ARM7微處理器LPC2148 接口的3.2 寸液晶觸摸屏，具有精度高、彩色顯示逼真、應用靈活等特點，可作為中高檔電子產品字符、圖像的顯示及人機對話的窗口。
1 總體設計方案
系統的總體設計方案如圖1 所示。液晶觸摸屏系統由31 2寸TFT 液晶屏模塊、觸摸屏和ARM 微處理器控制板組成。
觸摸屏由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS7843 組成，觸摸傳感部件安裝在LCD 液晶屏前面，用于檢測用戶觸摸位置，用戶觸摸信息送往ADS7843 控制器，并轉換成觸點坐標，送給ARM7 控制板，LPC2148 微處理器與液晶及觸摸模塊相連接，根據接收到的觸摸信息，進行信號運算和處理，輸出蜂鳴器等控制信號，控制液晶屏實現用戶畫面和數據的顯示。
圖1 液晶觸摸屏系統總體設計方案
2 電路及原理
2.1 液晶觸摸屏原理及ADS7843 觸摸控制電路
原理如圖2 所示。
U1為3.2 英寸TFT液晶模塊，+3.3V 供電；內置SSD1289 液晶控制器；液晶屏分辨率為240×320 像素；屏幕顏色26 萬色；屏幕尺寸為57mm×79mm， 有效顯示面積為51mm×65mm.SSD1289 液晶控制器由16 位并行數據接口、內部控制器和LCD 驅動器組成。液晶數據傳輸方式為16 位并行方式，LPC2148 的16 根I/ O 口線分別接液晶模塊的DB0~DB15.PWM 為亮度驅動控制輸入，經9013 三極管放大后作為液晶背光。
觸摸屏部分由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS7843（ U2） 組成。
ARM7與FPGA在工業控制中的應用
工業控制中往往需要完成多通道故障檢測及多通道命令控制(這種多任務設置非常普遍)，單獨的CPU芯片由于其外部控制接口數量有限而難以直接完成多路檢控任務，故利用ARM芯片與FPGA相結合來擴展檢控通道是一個非常好的選擇。這里介紹用Atmel公司ARM7處理器(AT91FR40162)和ALTERA公司的低成本FPGA芯片(cyclone2)結合使用完成多通道檢控任務的一種實現方法。
各部分功能簡介
圖1為此系統的結構連接框圖。如圖所示，ARM芯片與FPGA芯片之間通過數據總線、地址總線及讀寫控制線相連，而與終端PC則通過串口通信;FPGA與目標設備通過命令控制總線和故障檢測總線相連。
圖1 系統結構框圖
1 故障檢測和命令控制部分
故障檢測：檢測通道的故障(正常)信號以高(低)電平方式指示，其一旦有故障產生就會保持高電平不變直到故障排除。針對這種特征，在ARM控制器端采用定時中斷循環查詢方式來判斷故障通道的狀態。定時中斷程序通過對ARM 地址總線在FPGA中進行譯碼而順序鎖定被檢測通道的電平值，然后再經數據總線傳回ARM進行判斷，最后將判斷結果送至遠程終端。采用主機查詢方式而不采用故障中斷方式出于兩個原因：一方面是通常控制芯片外部中斷源有限(多數為4個外部中斷源)，對于多目標中斷信號檢測顯然是困難的;另一方面，由于檢測通道或設備受到短時干擾而產生電平隨機反轉，造成故障中斷觸發，而中斷觸發后又無法在通道電平恢復正常時撤銷故障信號，故而形成虛假報警。
命令控制：ARM芯片先判斷主控端發來的控制命令，然后通過地址總線和數據總線將命令狀態發送至經FPGA地址譯碼鎖定的控制通道上。
LPC2294的實時時鐘顯示設計
ARM(Advarlced RISC Machine)是設計這種處理器內核的公司的名字，ARM核并非芯片。ARM核與其他部件，如RAM、ROM、片內外設，組合在一起才構成現實的芯片。ARM作為一類微處理器的通稱，作為一種低功耗、高性能的32位嵌入式微處理器，現在已經被廣泛應用在各個領域中。
ARM應用的開發工具主要包括集成開發環境IDE、評估板和JTAG仿真器等。國內使用較多的IDE為ARM公司的SDT、ADS以及英蓓特公司的Embest IDE。仿真器有ARM公司的Muti-ICE和英蓓特公司的Embest系列ARM JTAG仿真器等。
可以在PC機上開發一個嵌入式系統，利用集成開發環境編寫并編譯鏈接產生ARM處理器執行代碼。然后用仿真器等調試工具調試，并下載代碼到硬件上，如圖1所示。
在嵌入式系統的編程開發過程中，技術難點主要在于系統引導程序的編寫。為此提供一個較完整的小工程，詳細分析在ARM7基礎上開發嵌入式系統時引導程序的關鍵代碼，并簡要介紹應用程序的主要函數。
LPC2294是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-SCPU，帶有256 KB嵌入的高速Flash存儲器。它有極低的功耗、多個32位定時器、RTC模塊、WDT模塊等。
本文主要是在以LPC2294為核心的ARM小系統中，在不采用操作系統的情況下，試編寫了一個工程，并下載到該開發板的外部存儲器(該開發板的片外存儲器為4 MB片外32位數據總線寬度Flash存儲器)，接上VFD顯示模塊后，脫機運行時，顯示實時時鐘成功。
該工程利用ADS開發軟件，在CodeWarrior IDE集成開發環境下，編寫編譯并使用AXD和技創公司的techorICE仿真器訶試，并下載程序，VFD模塊采用PT6311驅動芯片。
工程的程序主要分兩部分：系統引導(BOOT)部分和應用程序部分。
基于ARM9的媒體播放器的設計方案
1 引言
計算機多媒體技術和網絡技術飛速發展使得基于流媒體的多媒體應用也被運用在多種領域，特別是網絡可視電話、遠程監控、視頻點播領域。伴隨著計算機多媒體壓縮技術的成熟和網絡傳輸技術的發展，開發實時可靠、多功能、數字化、操作簡單的基于計算機網絡通訊技術和多媒體應用的網絡化流媒體播放器已成為計算機、通信、消費電子產品領域（3C 產業-Computer、Communication、Consumer Electronics）技術發展的主要方向之一。
2 系統硬件設計
本文使用TQ2440 開發板作為硬件平臺。
S3C2440AL 是控制核心，負責控制所有輔助設備。存儲器采用SDRAM 和Flash 兩種類型，能滿足系統運行和調試的需要。基本端口包括以太網接口、USB 接口、兩個RS232 的串口。A/D 和D/A 模塊主要用于現場數據的采集與控制信號的輸出。DC/DC 模塊主要負責整個系統的供電。
S3C 2440AL 是三星公司設計開發的基于精簡指令集的ARM9 核的CPU， 工作頻率可以達到400MHz，且具有豐富的內部設備，其中主要包括：存儲器管理單元MMU、16kB 的指令緩沖器和16kB 數據緩沖器、存儲器控制器（SDRAM 控制器）、NANDFlash 和NOR Flash 控制器、4 通道的外部DMA 請求控制、3 個串行口、SD 存儲卡讀取接口、USB 主機、USB 設備、5 個脈寬調制定時器。目前，S3C2440AL 已廣泛地應用于PDA、智能手機、數字多媒體等方面。
3 系統的軟件設計
系統的軟件組成包括：嵌入式Linux 操作系統、設備驅動程序、圖形界面和瀏覽器程序，這些只是IPTV 機頂盒軟件組成的關鍵部分。
3.1 嵌入式操作系統的選擇及移植
本系統采用Linux 作為操作系統，并選用Linux2.6內核在嵌入式微處理器S3C2410 上移植，具體移植方法如下：
（1）準備Linux2.6 內核移植所必需的文件（內核壓縮包linux-2.6.tar.bz2 及交叉編譯器arm -linuxgcc-3.4.1.tar.bz2），這些文件可到Linux 官方網站免費下載。
（2）利用Linux 命令（mkdir，tar，mv 及export）安裝交叉編譯器arm-linux-gcc-3.4.1.
（3）修改Makefile 文件及相關硬件文件。由于內核的編譯是根據Makefile 文件的指示進行的，Makefile 文件來組織內核的各模塊之間的關系，記錄了各個模塊之間的相互聯系和依賴關系。所以，開發人員要首先修改Linux2.6 根目錄下的Makfile 文件，修改的主要內容是目標代碼的類型和為編譯內核指定一個編譯器。
（4）運用Make 命令編譯內核生成內核鏡像文件zImage 文件，通過相應的固化軟件把這個文件固化在系統相應的存儲器中，完成Linux2.6 內核在ARM 微處理器上的移植。
3.2 媒體播放器的總體架構
系統實現原理：在嵌入式微處理器S3C2440AL的控制下，TQ2440 開發板通過網絡接口接收來自內容服務提供商的音視頻廣播信息，之后運行圖形界面程序獲取音視頻信息，并在此基礎上生成音視頻節目清單，將信號傳至顯示屏進行顯示，將節目呈現給用戶。用戶利用顯示系統提供的圖形界面和瀏覽器使用鍵盤、鼠標進行控制，觀看節目，其總體架構如圖1 所示。
ARM中基于DMA的高效UART通訊及其應用
1、引言
由于UART串行口的廣泛應用，在傳統的8位和16位的處理器以及32位處理器中，一般都帶有UART串行口。傳統的基于UART的數據通訊中，采用的方式一般有兩種，查詢式和中斷式。查詢方式下CPU的負擔較重，浪費了處理器的能力，不能夠很好的處理其他的事件;中斷方式可以在接收到信息或需要發送數據時產生中斷，在中斷服務程序中完成數據的接收與發送。相對于查詢方式，中斷方式的CPU利用率要高。在CPU任務簡單的系統中，使用中斷方式確實是一種好方法。但是在復雜的系統中，比如移動機器人，處理器需要處理串行口通信，多個傳感器數據的采集以及處理，實時軌跡的生成，運動軌跡插補以及位置閉環控制等等任務，牽扯到多個中斷的優先級分配問題。為了保證數據發送與接收的可靠性，需要把UART的中斷優先級設計較高，但是系統可能還有其他的需要更高優先級的中斷，必須保證其定時的準確，這樣就有可能造成串行通訊的中斷不能及時響應，從而造成數據丟失。為此，筆者在采用S3c44b0x設計移動機器人控制器時，為了保證串行通訊的數據及時可靠的接收，同時兼顧其它任務不受影響，采用了基于DMA和中斷方式相結合的UART串行通信方式。DMA是 Direct Memory Access的縮寫，意思是“存儲器直接訪問”，它是一種高速的數據傳輸操作，允許在外部設備和存儲器之間直接讀/寫數據，即不通過CPU，也不需要 CPU干預。整個數據傳輸操作是在一個稱作DMA控制器的控制下進行的。CPU除了在數據傳輸開始和結束時做一點處理外，在傳輸過程中可以進行其他的工作。這樣，在大部分時間里，CPU和輸入/輸出設備都處于并行的操作狀態。其基本原理可以查閱教科書，此處不贅述。這里僅介紹S3c44c0x的DMA控制器。
2、S3c44b0x中的DMA控制器和UART的特性
S3c44b0x采用ARM7TDMI核，具有4 通道的DMA控制器,并且對應有4個中斷。其中兩個DMA通道稱做ZDMA(通用DMA)，連接在SSB(系統總線)上，另外兩個DMA通道稱做 BDMA(橋DMA)，連接于SSB和SPB(外設總線)之間的接口層。連接于SSB上的ZDMA控制器可以用于從存儲器到存儲器，從存儲器到固定目標的 I/O存儲器，和從I/O 設備到存儲器之間的數據傳輸。另外的兩個BDMA 控制器主要作用是在外部存儲器和內部外設之間傳輸數據，這里的I內部外設包括SIO，IIS，TIMER和UART等。BDMA與ZDMA可以通過軟件啟動,也可以通過硬件啟動。此設計中我們使用UART0,與其對應的DMA通道為BDMA0。其控制器框圖如圖1所示。
S3c44b0x的UART單元提供2個獨立的異步串行I/O口，每個口均可以工作于中斷模式或者DMA模式，即 UART可以產生內部中斷請求或者DMA請求，在CPU的串行I/O口之間傳送數據，支持高達115.2KBPS的傳輸速率，每個UART通道包含2個 16位的分別用于發送和接收的FIFO通道。
ARM實現智能來電顯示器
引言
目前我國電話網交換機傳送主叫識別信息CID(Calling Identity Delivery) 有兩種方式，較常用的是FSK(頻移鍵控) 方式，另一種是DTMF(雙音多頻) 方式。基于ARM 的來電號碼顯示器的實現方法利用CID 芯片HT9032C 來解調FSK 碼，同時可實現液晶顯示、E2PROM存儲和語音播報電話主叫號碼等功能，以SPI 串行接口智能顯示鍵盤控制芯片ZLG7289A 為核心設計的鍵盤電路可實現查閱、刪除信息。文章詳細介紹了系統的硬件電路設計和軟件流程。實踐表明，顯示器外圍器件少，抗干擾能力強，使用方便。
??????? 1 系統硬件設計
1.1 系統總體設計
整個系統由5 部分組成，分別是： (1) FSK 信號解調; (2) 來電號碼語音播報; (3) 顯示來電; (4) 存儲來電信息; (5) 按鍵控制部分。具體如圖1 所示。
圖1 系統組成框圖
1.2 系統各組成部分設計
(1) FSK 信號解調。
CID 芯片HT9032C 解調器是***HOLTEK 公司生產的雙列直插、低功耗的接收物理層主叫識別信息的CMOS 集成電路FSK 解調芯片，它能滿足Bell 202 和CCITT V.23 標準，實現1200 波特率FSK數據傳輸標準，且能檢測鈴流和載波，電話線經過接口電路接到HT9032C 的TIP,RING,RDET1 和RDET2腳，當有振鈴信號來時，HT9032C 的RDET 腳觸發下降沿。在第一次和第二次振鈴之間HT9032C 把邏輯"1" (1200 ± 12) Hz、邏輯"0" (2200 ± 22) Hz、傳輸速率為1200 bit /s 的FSK 信號解調成串行異步二進制數據。當檢測到有效載波信號，CDET 觸發下降沿。在DOUT 腳輸出包括信道占用信號、標志信號和主叫識別信號的所有信號; 在DOUTC 腳只輸出主叫識別信號。
HT9032C 與ARM9 的具體硬件連線如圖2 所示。
圖2 CID 芯片HT9032C 與ARM9 的硬件連線
基于ARM7的LCD設計與實現
1 引言
隨著科技的發展，ARM在社會各個方面的應用越來越廣。ARM芯片廣泛應用于無線產品、PDA、GPS、網絡、消費電子產品、STB及智能卡。S3C4510B是SAMSUNG公司生產的基于ARM7TDMI的RISC微處理器，主頻可達50MHZ。液晶顯示是嵌入式系統中反映系統輸入/輸出的人機交互界面，液晶顯示以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、模塊化，接口電路簡單等諸多優點得到廣泛應用。由于S3C4510B主要是針對以太網應用系統設計的，所以其內部沒有LCD控制模塊，這樣在一些需要人機可視話交互過程中會產生諸多不便。我們在看重高性價比的情況下，利用S3C4510B的通用I/O口來控制液晶顯示屏的軟硬件方法，實現了與LCD控制模塊一樣的功能。
2 S3C4510B介紹
S3C4510B是三星公司的一款基于以太網應用系統的高性價比16/32位（精簡指令集）RISC微控制器，內含一個由ARM公司設計的ARM7TDMI RISC處理器核，ARM7TDMI為低功耗、高性能的16/32核。支持大、小端模式，內部架構為大端模式，外部存儲器可為大、小端模式；基于JTAG的調試方案；邊界掃描接口。支持ROM/SRAM、FLASH、DRAM和外部I/O以8/16/32位的方式操作。最適合用于對價格及功耗敏感的應用場合。
除了ARM7TDMI核以外，S3C4510B比較重要的片內外圍功能模塊包括：
u 2個帶緩沖描述符（Buffer Descriptior）的HDLC通道；
u 2個UART通道；
u 2個GDMA通道；
u 2個32位定時器；
u 18個可編程的I/O口。
S3C4510B提供了18個可編程的通用I/O端口，用戶可將每個端口配置為輸入模式、輸出模式或特殊功能模式，由片內的特殊功能寄存器IOPMOD和IOPCON控制。所傳輸的數據存放在寄存器IOPDATA中。
端口0～端口7的工作模式僅由IOPMOD寄存器控制。另外通過設置IOPCON寄存器，端口8～端口11可用作外部中斷請求INTREQ0～INTREQ3的輸入。端口12、端口13可用作外部DMA請求XDREQ0、XDREQ1的輸入。端口14、端口15可作為外部DMA請求的應答信號XDACK0、XDACK1，端口16可作為定時器0的溢出TOUT0，端口17可作為定時器1的溢出TOUT1。
I/O口模式寄存器IOPMOD中的低１８位用于配置I/O口P17～P0的工作方式。0為輸入、1為輸出。
【詳情參閱：基于ARM7的LCD設計與實現】
基于嵌入式ARM平臺的可信計算的實現
目前市場上的TPM芯片主要應用在PC終端上，但是隨著嵌入式系統的不斷發展，TPM在嵌入式系統上的應用也越來越廣，程序員在編寫可信計算應用程序的時候，其切入點應該是TSS，本文就TPM和TSS的概念、TSS在ARM平臺上的移植、調用TSS的API編寫應用程序以及如何與TPM進行交互做了詳細的介紹，最終實現了在嵌入式ARM平臺上的可信計算。
TPM芯片結構和TSS體系結構概述
可信計算的核心是TPM，它是一種安全加密芯片，提供了一種基于硬件的方法來管理用戶權限、網絡訪問、數據保護等。TPM芯片用來存儲數字密鑰、認證和密碼，有了TPM不管是虛擬的還是物理的攻擊都將變得更加困難。如圖1所示，TPM芯片主要由以下幾部分組成：I/O組件、非易失性存儲、身份密鑰、程序代碼、隨機數產生器、Sha-1算法引擎、RSA密鑰產生、RSA引擎、Opt-In選擇組件、執行引擎。
圖1 TPM芯片結構
TPM芯片里的資源是有限的，它僅僅對外提供了一些基本的功能接口。為了充分應用TPM的內部功能，需要在TPM外部套接一個可信計算軟件棧TSS，TSS作為可信計算平臺上TPM的支持軟件，其規范定義了一種能夠讓訪問TPM變得簡單和直接的體系結構。本文構建的嵌入式平臺為三星的ARM9TDMI-S3C2410處理器，TPM芯片為Atmel公司的AT97SC3204T。
基于ARM的汽車“黑匣子”設計
汽車行駛記錄儀俗稱汽車黑匣子，是一種能夠對車輛行駛速度、時間、里程以及其他狀態信息進行記錄的電子裝置。本文設計的基于TI 公司的TMS470R1A256 汽車行駛記錄儀可以記錄汽車行駛的狀態，并對通過汽車行駛狀況的記錄分析、鑒定道路交通事故，提高交通管理執法水平和運輸管理水平，保障車輛運行安全具有重要作用。文中主要給出了系統的硬件設計及主程序的軟件設計。本文在傳統記錄儀的基礎上，增加GPRS , GPS及USB 主機等功能，實現對正在行駛的汽車進行遠程監控、衛星導航等功能。
1 "黑匣子"的分類
由于各研制生產廠家的出發點不同，因而產品的類型不同，產品結構形式也不盡相同。目前市場上的記錄儀己形成了一個種類繁多、性能不一的產品格局。汽車行駛記錄儀根據其功能不同可以分為單一型、事故型、管理型、綜合管理型和3G型。
3G型是從軟件、硬件和系統功能上進行了優化設計，以綜合管理為主要目地而開發的新一代汽車行駛記錄儀。主要特征是多通道數據采集處理，全程連續記錄，大容量存儲卡和強大的綜合管理軟件系統，實現資源共享。此類型記錄儀利用多通道數據采集處理平臺、GPS 衛星定位儀、大容量數據存儲卡、日趨成熟的地理信息系統和后臺綜合管理平臺軟件等強有力的現代化技術手段，重點針對營運和特種車輛的綜合化管理目標，來完成車輛綜合化管理進程。可通過在微機軟件介面上重放的全程連續記錄曲線和各開關傳感器的連續狀態，對車輛的營運、安全、質量等綜合指標進行強有力的全程監控，根據需求打印統計圖表，并采用動態分析方式，為駕駛員的安全駕駛提供極高價值的參考。
本文介紹的就是基于ARM 的3G型汽車"黑匣子"的設計。
2 系統總體設計
本系統包括記錄儀車載端主機和監控軟件組成。其中主機采用TI 公司32 位的RISC 微處理器TMS470R1A256 作為主控制器，包括基本記錄模塊、顯示模塊、打印機模塊、GPS 模塊、GPRS 模塊、數據通訊模塊。系統整體設計框圖如圖1 所示。
圖1 系統原理框圖
ARM數字化控制開關直流電源設計
隨著現代科技事業的發展，電器設備的精度提高、可靠性加強，智能化和數字化的實現，開關電源正朝著高精度、智能化、數字化的方向發展。本文采用SAMSUNG公司的SC344BOX的ARM7芯片設計了一種智能化、數字化的可調開關直流電源，對電源主電路實現了全數字控制，輸出電壓可調，并提高了輸出電壓的精度和穩定度。控制算法通過軟編程可以使系統升級，也便于用戶根據各自的需要靈活地選擇不同的控制功能。
1 電源系統的總體設計
電源系統的設計要求是：工頻電源交流220V輸入，直流電壓可調輸出10～2000V，輸出電流小于100mA，用戶可以使用鍵盤隨時更改輸出電壓，顯示屏上顯示當前的工作狀態。根據要求設計的電源系統由電源電路和控制電路兩部分組成，如圖1所示。
電源電路部分主要包括整流濾波、BUCK變換器、推挽式直流變換器、濾波器，把工頻電源轉化成所需要的直流電源。控制電路部分主要包括ARM7控制單元、電壓分壓反饋取樣、鍵盤/顯示，根據用戶的輸入參數來調整輸出的直流電壓，并把當前的工作狀態顯示出來。EMC保護用來消除工頻電源中的噪聲干擾，保護系統電路不被損壞。
2 電源電路部分的工作原理及設計
2.1整流濾波及BUCK變換器的設計
整流濾波把工頻的交流電源變成直流電源，其電路如圖2所示，輸入/輸出的波形如圖3所示。為了提高整流效率，采用全橋整流，整流橋硅使用性價比高的KBP3510，2個400V的47μF電容并聯，輸出直流電壓U0約為300V。
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基于ARM Linux的圖像采集與藍牙傳輸
嵌入式Linux系統具有可移植性好、網絡功能強、優秀的GNU編譯工具、免費的開放源代碼等優點。S3C2410處理器是一款采用ARM920T結構，內部資源非常豐富的32位嵌入式處理器。USB攝像頭具有低廉的價格，良好的性能，加上Linux下有V4L支持對其編程，很容易集成到嵌入式系統中。藍牙技術是目前被認可的短距離無線通信技術，廣泛應用于手機、電腦以及汽車免提系統。
本文介紹基于嵌入式Linux的USB圖像采集系統，并通過構建好的嵌入式Linux下的藍牙環境將采集到的圖片傳送到藍牙手機上，實現監控功能。
1 軟硬件平臺概述
系統硬件平臺如圖1所示。該平臺軟件上采用嵌入式Linux操作系統；硬件上采用Samsung公司的S3C2410處理器，另外配置了64 MB的NAND Flash存儲器和64MB的SDRAM，通過以太網控制芯片CS8900擴展一個10M以太網接口。引出兩個USB主口，一個接USB攝像頭，一個接USB藍牙適配器；將通過USB攝像頭采集到的圖像數據輸出到緩沖區中，保存成文件，并通過藍牙傳輸到藍牙手機上。
2 攝像頭驅動
在Linux下已經支持的攝像頭驅動是采用ov511芯片的攝像頭。使用這款芯片的攝像頭有網眼2000／3000等系列，而現在市面上常見的攝像頭芯片大多采用中芯微的zc0301、zc0302和zc0303等。Linux內核中并沒有相關的驅動支持，但可以從網上下載到相關的spca5xx驅動。
本系統就采用市面上最常用的zc0301p1芯片的攝像頭。由于是用于ARM開發板上，可以下載專用于嵌入式Linux的spca5xx-LE驅動，LE版的驅動最大限度地減少了內存的使用，符合嵌入式的需要。將下載的驅動加入到內核中，修改Makefile和Kconfig文件，在內核中選中USB_SPCA5XX，編譯后就將攝像頭的驅動加入到內核映像中了。
【詳情參閱：基于ARM Linux的圖像采集與藍牙傳輸】
基于ARM9的指紋識別系統的設計和實現
生物識別技術是利用人體固有的生理特性（如指紋、臉象、紅膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態等）來進行個人身份的鑒定。生物識別技術比傳統的身份鑒定方法更具安全、保密和方便性。生物特征識別技術具有不易遺忘、防偽性能好、不易偽造或被盜、隨身“攜帶”和隨時隨地可用等優點。
生物識別的工作原理是利用生物識別設備對生物特征進行取樣，提取其唯一的特征并將其轉化成數字代碼，并進一步將這些代碼組成特征模板，人們同識別設備交互進行身份認證時，識別設備獲取其特征并與數據庫中的特征模板進行比對，以確定是否匹配，從而決定接受或拒絕該人。而在眾多的用于身份驗證的生物識別技術中，指紋識別技術是目前最方便、可靠、非侵害和價格便宜的解決方案。
指紋作為人體中最明顯的外表特征，具有獨一無二、普遍性、唯一性、易于采集等優點。指紋鑒定技術利用人類指紋穩定性和獨特性的生理特征，將其作為人們的一種“活的身份證”，并且指紋具有不可替代性，使通過指紋進行身份鑒定的安全性大大提高，且隨著圖像處理模式識別方法的發展和指紋傳感器技術的日臻成熟，指紋鑒定方法在金融、公安、門禁、戶籍管理等領域都有著良好的應用前景。指紋的采集相對容易；指紋的識別算法已經較為成熟。由于指紋識別具有掃描指紋的速度快、方便、小型化等優點，指紋識別技術已經逐漸進入民用市場，并應用到許多嵌入式設備中，但是如何提高指紋識別系統的識別率和穩定性，降低成本以及擴展穩定性和節點分布，存在著一系列技術難題。
因此，本文研究了以內含arm核的微處理器AT91SAM7X256為核心，外部擴展指紋傳感器MBF200構成指紋識別服務器硬件；系統軟件移植實時多任務操作系統μC／OS-Ⅱ、文件系統、LwIP，應用軟件實現指紋識別。該方法具有成本低、占用資源少、可擴展性強的特點。
1 分布式指紋識別系統原理及硬件設計
指紋識別技術主要涉及4個功能模塊：讀取指紋圖像、提取特征、保存數據和比對。通過指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像，然后對原始圖像進行初步處理，使之更清晰，再通過指紋辨識軟件建立指紋的特征數據。軟件從指紋上找到被稱為“節點”（minuTIae）的數據點，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有7種以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70個節點，所以這種方法會產生大約500個數據。這些數據，通常稱為模板。通過計算機模糊比較的方法。把兩個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結果。
硬件電路的實現以微處理器AT91SAM7X256為核心，外圍電路主要包括指紋識別模塊MBF200、以太網物理層（PHY）收發器RTL8201BL，大容量的數據FlashAT45DBl61D、硬件日歷時鐘器件DSl302，電源電路、復位和時鐘電路，如圖1所示。
基于ARM-UClinux的無線家庭網關設計
引言
隨著網絡技術和信息家電的飛速發展，越來越多的家庭要求建立家庭網絡。家庭網關是整個家庭網絡的核心，它主要實現Internet接入、遠程控制，以及連接家庭內部異構子網的功能。基于PC機方案的家庭網關不僅成本較高，而且要求計算機一直處于開機并可進行通信的狀態，還不能在計算機上運行干擾通信任務的軟件和硬件。所以，為適應普通用戶，家庭網關應設計為基于廉價的非PC機設備。但是，若采用8位、16位單片機，由于速度慢且資源有限，實現TCP/IP協議比較困難，所以也不太理想。
因此本文以ARM核的32位嵌入式微處理器作為硬件平臺，結合無線通信技術，通過移植嵌入式操作系統?Clinux，并在其上開發相應的驅動程序、應用程序和嵌入式Web服務器，實現了一個方便、實用的家庭網關。
圖1 家庭網關系統結構圖
圖2 家庭網關基本硬件平臺框圖
工商網監
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