以ARM7为核心的嵌入式工控网络设计

引言

本文详细介绍了嵌入式系统各个步骤的实现方法及其功能，给出了嵌入式系统的硬件平台，研究基于ARM的μClinux的移植，并介绍了一种嵌入式工控网络系统的具体设计过程。

1硬件平台的设计

硬件平台的搭建是嵌入式开发平台设计的首要任务，本文采用比较流行的体系结构，并选择S3C44BOX作为嵌入式处理器，然后围绕S3C44BOX进行外围器件的选型，设计了系统的硬件总体结构框图，然后以单元电路为基础，介绍了原理图设计的详细过程。

1．1系统硬件选型

嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，系统硬件选型首先是选择嵌入式处理器，然后围绕该嵌入式处理器选择各种外围芯片，以实现各种扩展功能。本系统选择三星公司基于ARM7TDMI的S3C4480X微处理器。该芯片可为手持设备及一般嵌入式应用提供一个成本低廉而又功能强大的微控制器解决方案。

1．2硬件结构设计

硬件平台主要由电源电路、MCU核心电路、存储器电路、UART接口、以太网接口、USB接口、LCD接口、RTC和IIC电路、JTAG接口和系统扩展接口等单元电路组成，图1所示是一种基于S3C44BOX开发板的硬件平台结构框图。

l．3存储器电路

图2所示为S3C44BOX的地址空间分布图。S3C44BOX采用统一编址方式，256MB地址空间分成8个MemoryBANKs，其中BANK6和BANK7是DRAM空间(DRAM的控制方式与SRAM的不一样，不能混用)。

1．4以太网接口电路

RTLS019AS芯片集成了介质访问控制子层(MAC)和物理层(PHY)功能，故能与大多数通用MCU进行接口，其较高的性价比使其成为一款广泛使用的lOMbps全双工以太网控制器。

图3所示为RTL8019AS与S3C44BOX的连接图，其中三个可编程的LED输出可用于显示RTL8019AS的工作情况。

2μClinux系统的移植

在μClinux这个英文单词中，μ表示Micro，小的意思，C表示Control，控制的意思，所以，μClinux就是Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"针对微控制领域而设计的Linux系统"。Linux是一种很受欢迎的操作系统，它与UNIX系统兼容，且开放源代码。它原本被设计为桌面系统，现在广泛应用于服务器领域。

2．1μClinux移植前的准备

移植μClinux时，首先必须在宿主机上装redhat9．0操作系统，然后在redhat9．0下建立μClinux开发环境，也可以从http：／／www.μClinux．org／处下载μClinux的源代码和工具包，然后进行安装。

2．2内核和文件系统编译

Linux作为一个自由软件，其内核版本不断更新。新的内核修订了旧内核的bug，并增加了许多新的特性。如果用户想要使用这些新特性，或想根据自己的系统度身定制一个更高效、更稳定的内核，就需要重新编译内核。

由于所使用的flash只有2MB，这对嵌入式Linux系统来说要求比较高，因为内核和文件系统加起来不能超过2MB，本文的研发思路就是把内核和文件系统压缩在一起，这样，系统启动的时候。内核将自动解压缩到SDRAM，然后就可以在SDRAM上运行μClinux了。

2．3内核和文件系统配置

在μClinux-Samsung目录下运行makemenueonfig后会首先出现Configuration启动界面。在Configuration启动界面中选择TargetPlal-formSelection，通常具有下面几个选项：

接下来可配置所需要的内核和文件系统。μClinux的配置分为两部分，前一部分是通常的Linux内核配置，后一部分是μClinux文件系统配置。下面先进行μClinux的内核配置，μClinux的内核配置会出现μClinux内核配置界面，可根据界面进行内核配置。

配置完这部分以后，可退出并保存，然后，系统自动进入下一部分μClinux的文件系统配置。μClinux嵌入式操作系统所能实现的应用跟这部分的配置很有关系，下面可进行μClinux的文件系统配置部分，以完成μClinux文件系统的配置。

μClinux的内核和文件系统配置好后，就可以进行内核的编译。

2．4编译步骤

编译时，可在μClinux-Samsung目录下依次运行下列9个命令：makemenueonfig，makedep，makeclean，makelib_only，makeuser_only，makerotors，makeimage，make，makeimage。

运行完以上命令后，就会在μClinux-Sam-sung的images子目录下生成三个文件，其中image．rom和image．ram是我们需要的镜像文件。image．rom是一个压缩的内核，在开发中，笔者把image．rom烧到flash中，并从flash处启动，同时把image解压到ram的Ox8000处，然后运行。image．ram是包含有调试信息的内核，可以直接用工具下载到开发板的ram中，比如用ICE直接把image．ram放到ram地址为Ox8000的地方，进行开发调试这种方式可使得开发调试更加方便。

3嵌入式工控Web服务器的实现

3．1嵌入