從零開始學(xué)習(xí)嵌入式_基于嵌入式系統(tǒng)的銀行評(píng)價(jià)器設(shè)計(jì)方案

小嵌

從零開始學(xué)習(xí)嵌入式_基于嵌入式系統(tǒng)的銀行評(píng)價(jià)器設(shè)計(jì)方案,   

早期出現(xiàn)的銀行評(píng)價(jià)器多以簡(jiǎn)單的數(shù)碼管顯示數(shù)字兼伴隨簡(jiǎn)單的幾個(gè)語句來實(shí)現(xiàn)一次客戶的評(píng)價(jià)過程，方式過于簡(jiǎn)單，而且每個(gè)評(píng)價(jià)器之間相互獨(dú)立，無法實(shí)現(xiàn)資源共享，這就給整個(gè)銀行窗口服務(wù)系統(tǒng)帶來了很多不便。后面又逐漸引入了單片機(jī)這樣的微處理器，仍會(huì)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(chǔ)來開發(fā)的銀行評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)器的設(shè)計(jì)方案。

1 ARM9簡(jiǎn)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(yīng)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(guó)防等行業(yè)有了廣泛的應(yīng)用。其中，以三星ARM9嵌入式處理器S3C2410、S3C2440為基礎(chǔ)所研發(fā)的嵌入式開發(fā)平臺(tái)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(guó)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(píng)價(jià)器硬件設(shè)計(jì)

一個(gè)銀行評(píng)價(jià)器最基本的功能就是：客戶前來辦理業(yè)務(wù)——柜員按“開始”按鈕——語音問候“歡迎光臨”——客戶辦理業(yè)務(wù)完畢——柜員按“結(jié)束”按鈕 ——語音提示“您好，請(qǐng)對(duì)我的服務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)”——客戶按鍵進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)然伴隨著嵌入式的發(fā)展，一個(gè)銀行評(píng)價(jià)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(shí)還可以根據(jù)每個(gè)銀行各自的需要增加其他的功能。下面就是本文設(shè)計(jì)的一款A(yù)RM9銀行評(píng)價(jià)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(yīng)的存儲(chǔ)器，能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)的基本運(yùn)行。選用S3C2440A微處理器作為CPU處理器，K9F1208 NAND flash芯片為擴(kuò)展EPROM存儲(chǔ)器，2片HY57V561620作為擴(kuò)展的SDRAM，1片XL95144XL型號(hào)的CPLD與CPU配合使用。另外再設(shè)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(jiǎn)單，內(nèi)部具有系統(tǒng)管理器、NAND啟動(dòng)引導(dǎo)、CACHE存儲(chǔ)器等，提供了60個(gè)中斷源，154個(gè)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(shí)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(gè)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(gè)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(gè)是直接通過1個(gè)5V直流電源直接提供工作電壓，第 2個(gè)是采用了網(wǎng)絡(luò)供電方式，這個(gè)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(gè)電壓通常是48 V直流信號(hào)，因此要通過1個(gè)電源模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換成為5 V直流電壓，同時(shí)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(píng)價(jià)器采用了液晶屏動(dòng)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(shí)現(xiàn)背光以及液晶屏顯示電源等。

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

  

  

2.4 音頻電路

銀行評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)器質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)。設(shè)計(jì)一個(gè)音頻電路要主要考慮的一點(diǎn)就是該音頻電路的功率問題。根據(jù)客戶的要求，設(shè)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(dòng)能力比較強(qiáng)，在持續(xù)供電的情況下，可以不加其他的功放直接驅(qū)動(dòng)耳機(jī)，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(píng)價(jià)器軟件設(shè)計(jì)

銀行評(píng)價(jià)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(yīng)用軟件的開發(fā)和測(cè)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(biāo)志，而且它本身具有體積小、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、開發(fā)環(huán)境好等特點(diǎn)，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(chǎng)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(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)。本文采用常見的Linux 系統(tǒng)。

Linux是個(gè)與生俱來的網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行調(diào)試檢測(cè)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(jìn)行單獨(dú)的編程調(diào)試，測(cè)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(gè)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(dǎo)程序VIVI，這個(gè)程序?qū)ｉT針對(duì)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(yīng)用程序或其他軟件的掛接。

以上都是針對(duì)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(gè)實(shí)時(shí)操作性很強(qiáng)的東西，尤其是在某些具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shí)序問題上�；�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(shè)備的時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)XL9514 4XL編程。VHDL語言是一種描述、模擬、綜合、優(yōu)化和布線的標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，具有很強(qiáng)的移植能力，它可以從一個(gè)模擬器移植到另一個(gè)模擬器上、從一個(gè)綜合器移植到另一個(gè)綜合器上或者從一個(gè)工作平臺(tái)移植到另一個(gè)工作平臺(tái)上去執(zhí)行。

在這個(gè)銀行評(píng)價(jià)器軟件中，CPLD實(shí)現(xiàn)的功能主要有兩個(gè)：一個(gè)是外圍設(shè)備的地址分配功能，實(shí)現(xiàn)外圍設(shè)備與S3C2440A之間的正確地址連接;第二個(gè)就是協(xié)調(diào)時(shí)序或同步信號(hào)，使得相關(guān)的外圍設(shè)備能夠正常工作。XL95144XL實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)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(jìn)行圖像顯示，該款屏對(duì)于行掃描信號(hào)與幀掃描的時(shí)序要求很嚴(yán)格，如圖6所示。如果出現(xiàn)一定時(shí)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(hào)的時(shí)序并不十分滿足液晶屏的指標(biāo)參數(shù)，如圖7所示。所以，就需要把掃描信號(hào)通過 CPLD 編程進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

  

  

從圖6、圖7可以看出，掃描信號(hào)時(shí)序不能保證一致性，勢(shì)必會(huì)帶來產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的一些缺陷，有的問題甚至?xí)�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(gè)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(shí)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(jī)的通信口進(jìn)行連接，然后在PC機(jī)上使用超級(jí)終端分別下載相應(yīng)的軟件包到目標(biāo)板上運(yùn)行調(diào)試。

4 結(jié)論

本文中的銀行評(píng)價(jià)器是基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的，它相比于以往的數(shù)碼管采用數(shù)字顯示模式的評(píng)價(jià)器而言，視覺效果有了一個(gè)質(zhì)的飛躍;再者，它也取消了數(shù)字按鍵式的評(píng)價(jià)方式，采用了觸摸屏進(jìn)行客服評(píng)價(jià)，起到了更好的效果。與此同時(shí)，在不需要進(jìn)行客服操作的時(shí)候，還可以運(yùn)行其他的一些輔助軟件，在一定程度上起到了一個(gè)宣傳機(jī)的作用。由此可見，這樣一款基于ARM所設(shè)計(jì)的銀行評(píng)價(jià)器，功能強(qiáng)大且易擴(kuò)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(yīng)用越來越廣，采用ARM開發(fā)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)碼管式評(píng)價(jià)器也成為了必然的趨勢(shì)。