基本介紹
- 中文名：ARM工控主機板
- 外文名：ARM Single Board Computer
- 對象：電腦
- 實質：控制器
- 類型：計算機
主機板介紹,組成,模式,結束語,
主機板介紹
ARM嵌入式微控制器技術的出現給現代工業控制領域帶來了一次新的技術革命。嵌入式微控制器組成的系統，其最明顯的優勢就是可嵌入到任何微型或小型儀器設備中。嵌入式系統在工控領域的套用已越來越受到重視，隨著嵌入式系統的發展，出現了很多新模式、新方法，平望科技突破傳統觀念，基於ARM嵌入式優秀平台，推出多款工業架構嵌入式主機板，以下在硬體與嵌入式作業系統兩方面介紹全新ARM工控主機板、ARM PC/104產品。一 嵌入式系統定義與套用現狀
對嵌入式系統的一種定義是"嵌入到對象體系中的專用計算機系統"。"嵌入性"、"專用性"與"計算機系統"是嵌入式系統的3個基本要素。嵌入式系統按形態可分為設備級（工控機）、板級（單板、模組）、晶片級（MCU、SoC）。從定義中不難看出，當前較多使用的單片機設計與工控機設計也是一種典型的嵌入式系統套用。但是這種早期嵌入式系統在性能與價格上均存在一些缺陷。
1. 硬體採用單片機設計，軟體採用彙編語言編寫
採用這種設計方式，硬體成本低，設備體積小。但由於程式採用彙編語言編寫，軟體靈活性、可擴充性、可移植性較差。同時，作為處理器核心的單片機晶片，無法提供高速率運算。隨著工業控制要求的不斷提高，採用這一設計方式，無論在硬體或軟體上都無法滿足要求。
2. 硬體採用工控機、X86機構主機板，軟體採用VC++編寫
採用工控機、X86機構主機板作為硬體設備，既能提供處理速度，又適於惡劣的工作環境，物理穩定性好。軟體採用VC++編寫，可實現複雜的軟體功能，模組化、面向對象化的設計保證了軟體系統的靈活性、可擴充性與可移植性。這種設計能很好地滿足控制系統的要求，但成本過高，體積過大，功耗過大。一般採用工控機、X86機構主機板的硬體成本是採用單片機成本的10倍以上，而且機箱設計要考慮散熱、防潮等因素，較為笨重、不穩定因素繁多。
組成
硬體
（1）ARM晶片
ARM處理器是一種16/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微處理器。ARM9系列微處理器具有以下特點：5級整數流水線，指令執行效率更高；支持32位ARM指令集和16位THUMB指令集；支持32 位AMBA匯流排接口；全性能的MMU，支持Windows CE、Linux等主流的嵌入式作業系統；支持數據Cache和指令Cache，具有更高的數據和指令處理指令。
（2）ARM PC/104主機板
（3）ARM 3.5英寸工業主機板
基於Cirrus Logic EP9315 ARM9處理器，標準3.5英寸工業主機板規格，可為工業控制、人機界面、儀表儀器等行業提供強大的智慧型控制平台。QY-9315S集成了常見的嵌入式系統外圍接口，如：PC/104 、10/100M網路、多串口、VGA、TFT-LCD、USB Host、音頻、8x8鍵盤、硬碟/CF卡、CAN匯流排、RTC、看門狗，可直接替代X86工控板, 客戶只需專注應用程式的開發而無須關注底層驅動程式。
作業系統及開發環境
目前，嵌入式系統常用的作業系統有Linux2.6、Windows CE 5.0；開發環境有UC/GUI、Q/T。
（1）Linux
Linux是一種免費、開源的作業系統，因此其支持軟體多，可用資源豐富。目前將Linux的核心移植在其上，可使用更多的Linux功能。無論是對於企業伺服器還是對於嵌入式系統，Linux 2.6 都是一個巨大的進步。對高端的機器來說，新特性針對的是性能改進、可擴展性、吞吐率，以及對 SMP 機器 NUMA 的支持。對於嵌入式領域，添加了新的體系結構和處理器類型——包括對那些沒有硬體控制的記憶體管理方案的 MMU-less 系統的支持。並且，和往常一樣，為了滿足桌面用戶群的需要，添加了一整套新的音頻和多媒體驅動程式，Linux 核心使用了由 Ingo Molnar 開發的新的調度器算法，稱為O（1）算法，它在高負載的情況下執行得極其出色，並且當有很多處理器時也可以很好地擴展；核心搶占補丁在2.5系列中就已經被打上，接下來在2.6中也會打。這將顯著地降低用戶互動式應用程式、多媒體應用程式等類似應用程式的延遲。這一特性對實時系統和嵌入式系統來說特別有用；從虛擬記憶體的角度來看，新核心融合了 Rik van Riel 的 r-map （反向映射，reverse mapping）技術，將顯著改善虛擬記憶體在一定程度負載下的性能；更多功能還需您在後續的工作中切身體會。
（2）Windows CE
WinCE推出只有幾年時間，但目前已占據了很大市場份額。由於WinCE開發都是大家熟悉的VC++環境，所以對於一般的開發人員都不會有多大難度，這也是WinCE容易被人們接受的原因。開發環境方便快速，微軟的強大技術支持，使得WinCE開發難度遠低於嵌入式Linux。此外，WinCE與WindowXP及Win2000的同族性，保證了原來在PC機上開發的程式可容易移植到嵌入式系統中。
（3）GUI
常見GUI有QT、UCGUI、MINI/GUI等，
Qt是 Trolltech的最早也是最有名的產品，它最初是作為一個跨平台（Win32、Mac、Unix）的C++GUI庫開發的，但隨著它的發展，其中增加 了一系列與GUI無關的庫，如Xml、Socket、Thread等等， 現在Qt已經成為了一個通用的C++跨平台類庫，到了4.0版，更是將GUI部分 從核心庫分離出來，以利於開發無GUI的服務程式；
UCGUI設計架構是模組化的，由不同的模組中的不同層組成，由一個LCD驅動層來包含所有對LCD的具體圖形操作，UCGUI可以在任何的CPU上運行，因為它是100%的標準C代碼編寫的。
UCGUI能夠適應大多數的使用黑白或彩色LCD的套用，它提供非常好的允許處理灰度的顏色管理。還提供一個可擴展的2D圖形庫及占用極少RAM的視窗管理體系;
MiniGUI做為“嵌入式圖形中間件”軟體產品，是針對嵌入式設備，跨作業系統的圖形界面支持系統。通過十年的努力，MiniGUI已經成功套用在手持終端、機頂盒、工控、醫療及軍工等行業。被各 大廠商認可並廣泛採用，逐漸成為嵌入式圖形中間件領域的工業事實標準，從技術架構上包括幾個模組：輸入抽象層（IAL）、輸出抽象層（GAL）、訊息模組、視窗模組、圖形設備接口模組（GDI） 及MiniGUI組件等；
模式
採用ARM工控板+linux作業系統設計
這種開發模式在當前非常盛行。ARM工控板功耗低、體積小、極高性價比。linux作業系統是一種開放性、免費作業系統。ARM工控板+linux作業系統是將性能與價格極優配置的一種開發模式。
但這種開發模式也有其缺點。首先，對於沒有相關開發經驗的技術人員，熟悉ARM晶片與linux作業系統需要時間花費，研發周期與研發費用值得考慮。第二，如果原來已採用工控機方式開發VC++的 應用程式，將它移植到linux作業系統工作量大。因此，這種開發模式適於做全新開發時採用。
採用ARM工控板+WinCE作業系統設計
這是極便捷的開發模式，軟體設計更簡單。由於採用WinCE作業系統，軟體的開發與一般PC機上的開發完全相同。如果原系統採用工控機設計已有成熟可用的軟體程式，只需將該程式安裝在WinCE操 作系統下即可。這種模式對於舊系統的升級更新非常適用，避免了重複勞動，也節約了研發成本縮短了開發周期。而且，WinCE作業系統的價格非常低。與Windows2000/WindowsXP作業系統的購買成 本比較，幾乎可忽略不計。
從研發角度，ARM工控板+WinCE作業系統模式無疑是極佳的選擇。從生產角度，X86架構主機板在價格上不及ARM晶片有競爭力，非常適於舊系統的升級換代。
結束語
採用ARM晶片+linux作業系統模式，無疑在工控各個領域都有著廣闊的套用前景，平望科技將展現自己的全部技術實力，提供最優質的產品、最完善的技術服務來滿足客戶的需要，您的需要就是我們的動力，我們將與您攜手，共同發展！
