從零開始學習嵌入式_基于嵌入式系統(tǒng)的銀行評價器設計方案

小嵌

從零開始學習嵌入式_基于嵌入式系統(tǒng)的銀行評價器設計方案,   

早期出現(xiàn)的銀行評價器多以簡單的數(shù)碼管顯示數(shù)字兼伴隨簡單的幾個語句來實現(xiàn)一次客戶的評價過程，方式過于簡單，而且每個評價器之間相互獨立，無法實現(xiàn)資源共享，這就給整個銀行窗口服務系統(tǒng)帶來了很多不便。后面又逐漸引入了單片機這樣的微處理器，仍會有些功能單一，直到嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，采用以嵌入式系統(tǒng)為基礎來開發(fā)的銀行評價器，大大改觀了它以前單一的功能。

這里提出一種基于S3C2440A和XL95144XL開發(fā)的銀行評價器的設計方案。

1 ARM9簡介

ARM微處理器是一款高性能、低功耗的32位微處器，它被廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)中。ARM9代表了ARM公司的主流處理器，已經(jīng)在電子、電氣、通信、國防等行業(yè)有了廣泛的應用。其中，以三星ARM9嵌入式處理器S3C2410、S3C2440為基礎所研發(fā)的嵌入式開發(fā)平臺表現(xiàn)極為出色，而且 S3C2410、S3C2440嵌入式系統(tǒng)提供很多開放型軟件，不做任何技術(shù)保留，可以說這兩款是國內(nèi)目前開放嵌入式產(chǎn)品中用得非常廣泛的嵌入式微處理。

2 銀行評價器硬件設計

一個銀行評價器最基本的功能就是：客戶前來辦理業(yè)務——柜員按“開始”按鈕——語音問候“歡迎光臨”——客戶辦理業(yè)務完畢——柜員按“結(jié)束”按鈕 ——語音提示“您好，請對我的服務進行評價”——客戶按鍵進行評價。當然伴隨著嵌入式的發(fā)展，一個銀行評價器不僅僅在聲音上給客戶留下好感覺，同樣也開始講究視覺效果，同時還可以根據(jù)每個銀行各自的需要增加其他的功能。下面就是本文設計的一款ARM9銀行評價器，硬件部分的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

  

  

2.1 嵌入式最小系統(tǒng)

該部分的電路是以ARM9微處理器為核心，外圍增加相應的存儲器，能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)的基本運行。選用S3C2440A微處理器作為CPU處理器，K9F1208 NAND flash芯片為擴展EPROM存儲器，2片HY57V561620作為擴展的SDRAM，1片XL95144XL型號的CPLD與CPU配合使用。另外再設置2路晶振電路，一路晶振為16.934 4 MHz，并在CPU里經(jīng)過分頻，用來給CPU提供工作頻率;另外一路為32.768 kHz，給S3C2440的REAL TIME CLOCK提供工作頻率。

嵌入式最小系統(tǒng)電路這部分最核心的元件就是S3C2440A和XL95144XL。

S3C2440A是三星公司推出的16/32位RISC微處理器，最高可以工作在400 MHz的工作頻率下。它采用了ARM920T的內(nèi)核，功耗低，使用簡單，內(nèi)部具有系統(tǒng)管理器、NAND啟動引導、CACHE存儲器等，提供了60個中斷源，154個通用I/O端口、液晶屏/觸摸屏接口以及其他相關(guān)的數(shù)據(jù)通信口等。

其次比較重要的元件就是XILINX公司的XL95144XL。XL95144XL是一款高性能低功耗的3.3 V工作型CPLD。在很多的嵌入式系統(tǒng)中，CRLD是必不可少的一部分，它可以起到一些協(xié)調(diào)控制和分配處理的作用。CPLD硬件電路是由很多不同功能塊組成，軟件部分通常用VHDL或Verilog HDL編程語言實現(xiàn)。

2.2 電源電路

電源電路主要給各部分硬件電路提供各自所需的工作電壓。S3C2440A微處理有2個工作電壓3.3V和1.3V，而液晶屏的工作電壓為13.6V 左右，如果不提供一個可靠的工作電壓，就無法保證產(chǎn)品的工作性能。所以在這部分，采用兩套電壓供電的方式，一個是直接通過1個5V直流電源直接提供工作電壓，第 2個是采用了網(wǎng)絡供電方式，這個方式就是通過互聯(lián)網(wǎng)方式，由直流輸出的MODEM通過互聯(lián)網(wǎng)口插頭供電給電路，這個電壓通常是48 V直流信號，因此要通過1個電源模塊進行轉(zhuǎn)換成為5 V直流電壓，同時采用了，TI公司的一款電源處理器TPS6515 0轉(zhuǎn)換得到13.6 V的液晶屏工作電壓。

圖2是5 V直流電壓轉(zhuǎn)換為3.3 V的電路，圖3是3.3 V轉(zhuǎn)換為1.3 V的電路。

  

  

  

  

2.3 液晶顯示電路和觸摸屏電路

本文中介紹的銀行評價器采用了液晶屏動態(tài)顯示數(shù)據(jù)信息和畫面，相比于以往的數(shù)碼管單一顯示數(shù)字的方式而言，大大提高了視覺效果。

液晶屏選用TRULY公司的一款兩路背光13.6 V供電的TFT液晶屏，該液晶屏融合了圖像顯示和觸摸屏的功能。液晶屏顯示電路主要是要提供給液晶屏合適的工作電壓，該液晶屏需要多路電壓共同供電，其中就要提供VGH、VGL、VCOM電壓實現(xiàn)背光以及液晶屏顯示電源等。

觸摸屏電路部分較為簡單，只有1個4針接口，通過該接口把觸摸位置的X、Y坐標值通過電信號的方式傳輸給S3C2440A進行處理，然后在顯示屏上把該觸摸點位置顯示出來，或執(zhí)行相應的功能。圖4為觸摸屏接口電路。

  

  

2.4 音頻電路

銀行評價器中，音頻電路是必不可少的一部分。聲音音質(zhì)的好壞也是判斷評價器質(zhì)量優(yōu)劣的一個指標。設計一個音頻電路要主要考慮的一點就是該音頻電路的功率問題。根據(jù)客戶的要求，設定該電路的最大功放功率為0.7 W。選用UDA1341這款音頻功放，它的驅(qū)動能力比較強，在持續(xù)供電的情況下，可以不加其他的功放直接驅(qū)動耳機，音質(zhì)較好，沒有雜音現(xiàn)象。除此之外，音頻電路還提供了喇叭外放功能。音頻電路部分的電路圖如圖5所示。

  

  

3 銀行評價器軟件設計

銀行評價器的軟件開發(fā)，主要涉及兩大部分的軟件編程：一是嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)和移植;二是部分應用軟件的開發(fā)和測試。[!--empirenews.page--]

3.1 嵌入式操作系統(tǒng)Linux開發(fā)

嵌入式操作系統(tǒng)一直就是嵌入式系統(tǒng)的標志，而且它本身具有體積小、實時性強、開發(fā)環(huán)境好等特點，因此在很多的電子產(chǎn)品中越來越受到大家的青睞。目前市場上常見的嵌入式操作系統(tǒng)有很多種，μCOS-II、Linux、μClinux、WinCE這些都是廣泛應用的嵌入式系統(tǒng)。本文采用常見的Linux 系統(tǒng)。

Linux是個與生俱來的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，成熟而且穩(wěn)定。Linux是源代碼開放軟件，不存在黑箱技術(shù)，任何人都可以修改它，或者用它開發(fā)自己的產(chǎn)品。Linux系統(tǒng)是可以定制的，系統(tǒng)內(nèi)核目前已經(jīng)可以做得很小。

Linux嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)離不開C語言，很多的C程序是在linux系統(tǒng)下通過GCC編譯器進行調(diào)試檢測的。本文結(jié)合硬件電路，根據(jù)S3C- 2440A微處理器與外圍電路的連接方式，把S3C2440A中各部分的功能塊進行單獨的編程調(diào)試，測試電路是否正確，程序是否無誤。另外，Lin-ux 操作系統(tǒng)的移植是軟件開發(fā)的一個重要環(huán)節(jié)。在移植操作系統(tǒng)中，采用MIZI公司的系統(tǒng)引導程序VIVI，這個程序?qū)ｉT針對S3C2410、S3C24 40系列的微處理而開發(fā)，使用非常方便。所移植的內(nèi)核是Linux2.6.12版本，然后再構(gòu)建根文件系統(tǒng)，來確定應用程序或其他軟件的掛接。

以上都是針對微處理器S3C2440A要做的一些軟件開發(fā)，但嵌入式系統(tǒng)是一個實時操作性很強的東西，尤其是在某些具體產(chǎn)品設計上，容易出現(xiàn)一些問題。而這些問題的根源，往往出現(xiàn)在時序問題上。基于這樣的考慮，嵌入式系統(tǒng)往往就要引入CPLD來協(xié)調(diào)微處理器與其他外圍電路或設備的時序問題。

3.2 XL95144XL的軟件開發(fā)

XL95144XL是一款使用非常廣泛的CPLD。CPLD的編程語言主要有兩種：VHDL和Verilog HDL語言。在這里，采用VHDL語言來實現(xiàn)對XL9514 4XL編程。VHDL語言是一種描述、模擬、綜合、優(yōu)化和布線的標準硬件描述語言，具有很強的移植能力，它可以從一個模擬器移植到另一個模擬器上、從一個綜合器移植到另一個綜合器上或者從一個工作平臺移植到另一個工作平臺上去執(zhí)行。

在這個銀行評價器軟件中，CPLD實現(xiàn)的功能主要有兩個：一個是外圍設備的地址分配功能，實現(xiàn)外圍設備與S3C2440A之間的正確地址連接;第二個就是協(xié)調(diào)時序或同步信號，使得相關(guān)的外圍設備能夠正常工作。XL95144XL實現(xiàn)這兩個功能非常容易方便，程序量雖然不大，但起到的作用很大。

例如，選用一款TFT型LCD液晶屏進行圖像顯示，該款屏對于行掃描信號與幀掃描的時序要求很嚴格，如圖6所示。如果出現(xiàn)一定時序偏差的話，就容易出現(xiàn)局部“花屏”現(xiàn)象，而微處理器S3C2440A工作后給出的掃描信號的時序并不十分滿足液晶屏的指標參數(shù)，如圖7所示。所以，就需要把掃描信號通過 CPLD 編程進行協(xié)調(diào)控制。

  

  

從圖6、圖7可以看出，掃描信號時序不能保證一致性，勢必會帶來產(chǎn)品設計上的一些缺陷，有的問題甚至會很直觀地反映出來，這也就是在嵌入式系統(tǒng)中要加上CPLD的一個重要原因之一了。

3.3 下載和調(diào)試

軟件編寫完成后，就要實現(xiàn)下載。ARM和CPLD都有各自的JTAG下載端口，通過不同的下載線與PC機的通信口進行連接，然后在PC機上使用超級終端分別下載相應的軟件包到目標板上運行調(diào)試。

4 結(jié)論

本文中的銀行評價器是基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設計的，它相比于以往的數(shù)碼管采用數(shù)字顯示模式的評價器而言，視覺效果有了一個質(zhì)的飛躍;再者，它也取消了數(shù)字按鍵式的評價方式，采用了觸摸屏進行客服評價，起到了更好的效果。與此同時，在不需要進行客服操作的時候，還可以運行其他的一些輔助軟件，在一定程度上起到了一個宣傳機的作用。由此可見，這樣一款基于ARM所設計的銀行評價器，功能強大且易擴展，性能也更好，而且隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應用越來越廣，采用ARM開發(fā)設計的評價器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)碼管式評價器也成為了必然的趨勢。