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【关键词】电阻应变片 TM4C123GH6PZ 高精度 HX711
1 系统框图简介
当秤盘上放入被秤物体后，电阻应变片受重力的影响产生形变，电阻值发生变化。应变片搭建的桥式电路会输出微弱的电压信号，微弱电压信号由HX711内部集成放大器放大后经过内部ADC进行采样转换后送到到MCU，接收到的数据信息经过线性拟合处理后送到LCD液晶显示。系统能完成称重、设置单价计算金额及金额累加、去皮及去皮范围限制等基本功能，还能实现时间、温度、报警、二维码支付等扩展功能。系统总体框图如图1所示。
2 理论分析与计算
2.1 电桥驱动电路分析
如图2所示当被测负载作用在弹性臂梁上使其发生弹性形变；通过粘性物质使粘贴在感压装置上的电阻应变片发生形变，从而转化成应变片的阻值大小变化；差动电路将电阻应变片的阻值变化，转化为与负载成正比的电信号输出。其输出的电压为：
由公式1可知，理论上测量电路采用差动全桥测量，输出电压信号与电阻形变阻值大小成线性关系。国家标准的应变片阻值为 60、120、200、350、500、1000Ω。鉴于大电阻小电流，持续运行周期长，信噪比高的情况，因此本系统采用阻值为1KΩ的电阻应变片。
2.2 模数（A/D）转换器分析
HX711为称重传感器提供一个激励电压，有重物加载到称重传感器上时，它输出一个比较小的电压信号；其在接收到这个电压信号后，对信号进行放大，然后进行A/D转换，直接变换成数字信号输出给外部设备。
2.3 数据处理分析
由于温差、冲击力、浮尘等因素的影响，传感器承受载荷与其输出电压之间并非都成线性关系。加上ADC的线性度不够理想，使小称量和大称量区间的线性斜率不一样。这两种情况都会使称量线性度发生变化，造成某些点的称量误差较大。采用分段校准测量值和分段计算测量值，可有效的减小测量值的相对误差。
为了提高精度与稳定性本系统采用了数字滤波。其可以对频率很低的信号进行滤波，这是模拟滤波器做不到的；数字滤波是用软件算法实现的有效降低了成本。数字滤波可通过改变自身滤波参数对其进行滤波。这对于低频、脉冲干扰、随机噪声等别有效。
3 硬件设计
如图3所示为电子秤专用24位模拟/数字（A/D）转换模块电路图。其内部集成低噪声可编程放大器可对电阻应变片产生的微弱信号进行放大后进行模数转换，片内自带稳压电路、时钟振荡器和部分电路，具有集成度高、响应快、抗干扰强等优点，减少了放大电路的成本和干扰。
TM4C123GH6PZ：采用ARM Cortex-M4架构， 集成了32位可进行FPU运算的浮点单元处理器，内部Flash为256KB的内存，其时钟最高可达到80MHZ，含有丰富的借口，如图4所示。
4 软件设计
上电后初始化核心控制器及其模块，通过按键选择LCD菜单选择；通过确定键进入不同功能的二级菜单，可以实现称重、设置单价计算金额、设置单价及金额累加、去皮、时间及温度等功能。普通称重流程就是读取ADC数据进过数据拟合处理后送到LCD液晶显示。设置单价计算金额功能流程就是在普通称重的基础上再通过按键输入单价，金额=单价×重量，计算后送LCD液晶显示，如需扫码付款，按支付键后扫描码可。设置单价及金额累加就是在设置单价计算金额功能的基础上累加金额即可。去皮功能流程就是先放入需要去掉皮重的物品，判断皮重物品的重量是否超过100g，超过则报警，没超过就保存重量，再放入物品，由最后的重量减去皮重即可系统主程序设计流程图如图5所示。
5 实物制作与系统测试
实物制作如图6所示。
表1为称重误差测试表，通过表中误差数据可以看出重量
6 结论
系统支架选用铁选用铁质悬梁臂，系统硬件设计由大阻值应变片搭成差动桥式测量电路，抗干扰能力及稳定性比较强。选用24位高精度ADC，对测量的精度有很大的提高，由于应变片的安装及整体机械架构的组建比较合理，该电子秤称重范围在0.2g至1000g；被称物质量体低于200g时，误差低于0.2g；称重物体高于200g时，误差低于0.4g。其它设置单价、金额及金额累加、去皮等功能增添了该系统的实用性，切合实际需求。该系统具有体积小、精确度高、性能稳定、成本低等特点。
参考文献
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arm单片机范文2
在过去的25年里,英特尔一跃成为家庭和企业计算机微处理器市场的头号供应商,在台式机、笔记本电脑和服务器的CPU市场占据了垄断地位,甚至连苹果公司最近也投向英特尔,改用英特尔的CPU。但英特尔首席执行官保罗•欧德宁(Paul Otellini)并不满足于此。他憧憬有朝一日,英特尔的芯片能更普及―从大型服务器到小型多媒体设备,最终构成“统一计算”(continuum of computing)体系,这种体系涵盖多个级别的处理器,全部由英特尔的x86架构整合起来。
实现这个远景的关键就是英特尔处理器系列的最新成员―Atom。Atom结构紧凑、功耗极低,已经是上网本电脑的主要CPU。凭借这款芯片最新的超低电压版本,英特尔俨然摆出了这样一副架势: 让x86在欧德宁描绘的统一计算体系中走得更远,从个人电脑扩大到手机、媒体播放机、智能电视及其他数字化电子设备这些新领域。
显然,这并非易事。英特尔的确是个人电脑和服务器CPU市场的龙头老大,但在移动设备领域,这顶桂冠却戴在另一个竞争对手的头上―一家公司总部设在英国剑桥的名为ARM (ARM Holdings)的不起眼的“小”公司。
大多数消费者甚至根本没听说过ARM的名字。你在杂志或电视上看不到ARM的广告;也没有印着“ARM Inside!”字样的标签。这家公司的员工数量还不足1800人,其30亿美元的市场资本总额只不过是个英特尔的零头。但不要搞错了: ARM与英特尔可是较上劲了。接下来发生的事情可能会左右计算机行业在今后几年的格局。
嵌入式市场诱人
进军电子设备市场的风险很大,但机会也很多。
对比一下这组数据:英特尔在2003年卖出了第10亿块x86芯片,其劲敌AMD公司的销量今年才刚刚突破了5亿大关。而另一方面,ARM预计仅在2009年就有望出货28亿个处理器,也就是说,ARM每秒出货90块芯片。到目前为止,已经部署于各种设备的ARM处理器总量超过了100亿个。
随便拿起一部手机,里面至少有一个ARM处理器的可能性就有95%。要是这部手机是在过去的5年内制造的,那可能性就是100%。不仅是普通手机、智能电话,便携式媒体播放机也是如此:不管是爱可视、艾利和还是索尼,尽管品牌可能不同,但里面都有ARM的芯片。
我们还能从其他设备中见到ARM芯片的影子: D-Link、Linksys和网件的无线路由器; 惠普、柯尼卡美能达和利盟的打印机; 惠普和德州仪器的绘图计算器; 蓝宝(Blaupunkt)、任我游和TomTom的GPS设备; 以及其他数不胜数的设备。连著名飞机设计师Burt Rutan的“太空船一号”(SpaceShipOne)上的航行信息系统也采用了ARM处理器。
上述每一个应用领域对英特尔来说都是潜在的机会,但x86芯片一直被认为不适合嵌入式应用领域,因为其功耗过大、价格过高。英特尔的Atom在试图改变这种窘境,但英特尔仍需要说服设备制造商们: 作为合作伙伴,英特尔与目前基于ARM的生态系统一样好。
不同的经营模式
在圈外ARM也许不是什么家喻户晓的品牌,但在业内人士看来,它却是半导体行业知名度最高的品牌之一。从数量上来看,ARM算得上是世界上最成功的32位处理器架构,采用它的CPU架构的设备比采用其他任何处理器架构都要多,然而它甚至都没有在电视上做过一则广告。ARM之所以能取得这种不可思议的成功,要直接归功于ARM采用了独特的经营模式。
众所周知,英特尔登上计算机行业的头把交椅,走的是激烈竞争这条老路子。它小心翼翼地守护自己的处理器设计,即便英特尔把技术的许可证卖给了其他公司(如AMD),也仍然与那些被许可方在相同的市场正面竞争。而ARM却完全依靠合作伙伴关系打天下。它没有一家芯片制造工厂,也不销售自有品牌的芯片,而是把CPU核心设计的许可证卖给了全球200多家半导体公司,这些知名的大公司包括飞思卡尔、Marvell、高通和德州仪器。每个被授权的公司都可以随意根据自己的需要来改进ARM的设计,然后打上自身的品牌来销售最终成形的芯片。比如,应用于iPhone 3G S的CPU销售时打上了三星S5PC100的品牌,里面却是600MHz ARM Cortex A8的核心结合三星专有的图形、信号和多媒体等处理单元。
这就是为什么有那么多不同类型的ARM处理器出现在那么多不同类型的设备上的原因。ARM根本就不单单是一颗CPU,而是一个完整的生态系统: 它不但包括处理器,还包括了诸多开发工具及其他相关技术,这样许多相互竞争的制造商就可以推出满足各个小众市场需要的众多产品,但它们都基于ARM架构。
这种灵活性让ARM成了制造结构紧凑、高度集成的片上系统(SoC)产品的一种理想平台。片上系统产品通常把处理器核心与内存、信号处理电路、定时器、USB和FireWire等外部接口以及其他组件结合起来。
英特尔如果想在消费电子产品市场分得一杯羹,ARM是非打败不可的对手。但这两家公司之间的关系并不是一直搞得很僵。实际上有那么几年,英特尔甚至设计及销售自己的基于ARM的芯片,冠以XScale的品牌―目前仍可以在“黑莓”8000系列手机里面找到XScale处理器,但是2006年英特尔在大规模重组期间把XScale部门卖给了Marvell。当时,英特尔的发言人称该部门是“业绩不佳的业务部门”,甚至说XScale面向的手持设备市场“并不适合英特尔”。
仅仅过了不到两年的时间,英特尔就了名为Atom的芯片。Atom是采用x86架构的一款全新之作。英特尔与首屈一指的上网本厂商华硕合作,从头开始设计了这款芯片,目标则是性能优异而且工作电压极低。
早期的Atom对智能电话这样的超便携式设备来说功耗过大,但后来在上网本市场却一飞冲天。如今,采用Atom芯片的上网本比采用其他任何CPU的上网本都要多。英特尔面向上网本的Atom系列后来提高了速度、增添了功能,其最新版本还提供双核。但英特尔并不满足于Atom仅局限于低端笔记本电脑,随着上网本市场的发展,英特尔在不断完善Atom以迎合新的小众市场,这在欧德宁提议的统一计算体系上又迈进了一步。据称,英特尔最新的绝密项目(代号为Medfield)旨在开发出一款新的Atom: 尺寸极小、工作电压极低,可以应用于更广泛的消费类电子设备中。
但这不是全部。过去英特尔把CPU作为一种现成器件来制造和销售,对于Atom它在尝试一种新方法。今年3月,英特尔与台湾积体电路制造有限公司(简称台积电)签署了一项协议,允许台积电及其客户可以制造基于Atom核心的定制的片上系统产品。换句话说,如今英特尔在直接仿效ARM的手法。
生态系统之争
如果Atom想从ARM手里夺得客户,它有一大堆的工作要做,但英特尔手握一张王牌―x86架构。
虽然ARM在嵌入式系统市场几乎得到了普遍的认可,而且支持日益庞大的开发人员群体,但它不是没有软肋。习惯于更传统的个人电脑软件开发的编程人员需要学习新的技术和方法,才能在ARM环境下得心应手地进行开发。这一方面归功于ARM的发迹路线不一样。作为一种基于RISC的独特处理器设计,ARM脱胎于上世纪80年代曲折多变的英国计算机行业。它结构紧凑、设计高效,主要原因只能是这样―ARM在英国的支持者得不到当初把英特尔一举推到硅谷前沿的雄厚资金。而后来尽管x86如同称霸美国市场那样横扫英国的个人电脑市场,ARM的高效设计还是迅速让它博得了数字设备制造商们的宠爱,因而占据了一席之地。
另一方面,Atom是一款纯血统的x86 CPU。虽然其尺寸和功耗均小于英特尔的主流个人电脑芯片,但它支持全部的x86指令集及相应的编程模型。任何上网本用户都可以证明,凡是能在酷睿2双核上运行的二进制代码,Atom CPU不用任何改动就可以运行,只不过速度慢些。
英特尔认为这种兼容性会吸引开发人员从个人电脑环境转移到移动设备环境。这意味着,他们将来能够使用为个人电脑开发软件的编译器、工具和代码库,为使用Atom的移动设备开发软件。
当然,这并不是说ARM缺少软件。几十年来,面向这个平台的操作系统和应用程序一直在不断丰富,包括几个完整的Linux发行版。谷歌的Android操作系统可运行在ARM上,所以Chrome操作系统交付后也有望运行在上面。甚至连一些商业软件开发商也支持ARM,比如Adobe最近就宣布,将同时提供面向ARM和英特尔的Flash Player 10.1版本。
不过ARM有一点不具备,那就是缺少Windows的支持。尽管各个版本的Windows CE可运行在ARM设备上,但微软表示自己没有移植这款操作系统的计划。当然,即使这款操作系统本身确实能在ARM芯片上启动,要是各大应用软件开发商没有移植各自的软件,也不会有太大用处。
诚然,Windows对许多嵌入式应用并非那么重要,但不能运行微软的旗舰操作系统可能足以扼杀ARM想在上网本市场的低端领域一较高下的计划。
兼顾性能与功耗
不过要是英特尔对市场判断失误,那么它注重Windows及x86架构的策略就会适得其反。
不久前,《Upside》杂志把一家名为全美达(Transmeta)的公司誉为“硅谷最重要的公司”。该公司的产品听上去与Atom非常相似。全美达的CPU采用了先进、专有的技术来执行x86指令集,但功耗却比英特尔的传统台式机和笔记本电脑芯片低得多。
不过,当全美达的第一批芯片开始出现在消费类笔记本电脑上时,表现让人失望。采用全美达芯片的笔记本电脑并不比标准笔记本电脑小得多或轻得多,但性能明显差一大截。那时候市场上还没有上网本这一类电脑,电池技术也不如现在先进。对迷恋于提高处理器速度的购买群体来说,根本不值得为了全美达的技术让电池使用时间延长几分钟而牺牲性能。
目前的情况很相似,只是现在消费者不但要求速度快,还要求功耗低。只要芯片有足够的功能来解码高清视频、电池不会在电影放完之前就没电,谁还会计较它是不是采用x86架构?
Atom的性能虽好,但英特尔还没有展示一款节电能力与目前一代ARM旗鼓相当的产品型号。与此同时,ARM最近展示了一款速度达到2GHz的Cortex A9处理器,证明了ARM芯片能够灵活扩展,以满足高性能应用的需要。而一款即将推出的ARM产品承诺其功耗只有其最新产品的三分之一。
考虑到诸如此类的数字,英特尔再怎么畅谈普及型x86架构,到头来也可能没人搭理―特别是由于嵌入式市场不乏ARM编程人员。
英特尔的困难选择
与很多大公司进入新市场时常常出现的情况一样,英特尔最有效的武器还是其雄厚的财力。英特尔可以不强求Atom一夜之间在消费设备市场取得成功,只要英特尔有能力用利润丰厚的个人电脑和服务器芯片系列来养Atom就行。但要是英特尔长期无法让Atom业务创造利润,那么财力再雄厚也无济于事。ARM已在嵌入式市场盘踞多年,而英特尔已经习惯于待在利润更丰厚的行业。英特尔可能会发现自己缺乏在将来较量一番的胆魄。
有消息人士称,每个Atom CPU的零售价只有英特尔的Penryn标准笔记本电脑芯片零售价的约十分之一。如果ARM生产的芯片速度更快、用途更广,英特尔会迫于压力,让Atom紧紧跟上。但是Atom的功能变得越强大,Atom销售额反而越会损害英特尔利润较高的传统芯片的销售额―这让一些分析师心里犯疑: 英特尔在这个市场采用这样的经验模式到底能不能取得成功?
arm单片机范文3
【关键词】Proteus；单片机；仿真；ARM7
ARM处理器是一种低功耗高性能的32位RISC处理器，ARM处理器是一个综合体，ARM公司自身并不制造微处理器，而是同ARM的合作伙伴来制造，作为SOC（System On Chip）的典型应用，目前，基于ARM的处理器以其高速度、低功耗等诸多优异的性能而得到非常广泛的应用。
1.ARM7处理器特性及其应用领域
ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：
（1）工业控制领域
作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战；
（2）无线通讯领域
目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固；
（3）网络应用
随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战；
（4）消费类电子产品
ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用；
（5）成像和安全产品
现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术[2]。
2.Proteus和NXP LPC2106简介
2.1 Proteus软件简介
Proteus是英国Lab-center Electronics公司开发的电子电路实物仿真软件，它是完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台，包括原理图输入系统ISIS、带扩展的ProSpice混合模型仿真器、动态器件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型VSM（Virtual Simulation Model）。
Proteus可以实现模拟电路、数字电路、微控制器系统电路以及混合电路系统的电路仿真、软件仿真，系统协同仿真和PCB设计等功能。Proteus支持主流单片机系统与各种常见的芯片的仿真，目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、LPC21xx系列、PIC16系列等。本文提出的虚拟ARM实验平台采用NXP公司的LPC2106作为核心部件[3]。
2.2 NXP LPC2106简介
LPC2106是Philips公司推出的一款基于ARM7TDMI-S的32位微控制器，带有128KB的片内高速Flash存储器和64KB的片内SRAM，与片内存储器控制器接口的ARM7局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线（AHB）和连接片内外设功能的VLSI外设总线（VPB）。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟频率下运行。LPC2106具有非常小的尺寸和极低的功耗，因此它们非常适合于那些小型化作为主要需求的应用，带有宽范围的串行通信接口（双UART、SPI、IIC），由于片内SRAM具有大的缓冲区规模和强大的处理能力，而多个32位定时器、PWM输出和32个GPIO使它们特别适用于工业控制和医疗系统[4]。
3.Protues下ARM7的典型实验
3.1 外部中断实验
LPC2106具有17个中断通道，可将它们设置为FIQ、向量IRQ和非向量IRQ，通过编程不同设的向量IRQ中断优先级，可以实现动态调整。FIQ中断优先级最高，向量IRQ具有中等优先级，非向量IRQ的优先级最低。
实验任务：
结合相关寄存器的使用方法、VIC基本操作步骤和LPC2106外部中断寄存器，使用外部中断0和中断1控制8位流水灯流动方向。当KEY0按下时，D0～D7闪烁3次，由D0向D7流动。当KEY1按下时，D0～D7闪烁3次，由D7向D0流动。
3.2 矩阵键盘实验
判断键盘中有无键按下：将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键裤按下，而且闭合的键位于低电平线与行线相交叉的按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。
判断闭合键所在位置：在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是依次将行线置为低电平，即在某根行线为低电平时，其他线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉外的按键就是闭合的按键。
实验任务：
根据矩阵键盘扫描原理，设计4×4键盘，使用中断方式读取，并用2位数码管显示键值。
4.结束语
通过本文的介绍，我们知道Proteus是一种混合电路仿真工具，既可以仿真模拟电路又可以仿真数字电路以及数字、模拟混合电路。可以仿真各种电路和集成IC，支持多种型号单片机，元件库齐全，使用方便。充分体现了使用用Proteus做单片机仿真实验的诸多优点，譬如速度快，程序修改、编译后马上就可以看到效果，不需要拔片、写片、插片这些过程，提高实验效率；方便直观形象，硬件电路随时可以进行更改，教学演示非常容易；不受时间和空间的限制，可自主设计和验证方案，有利于系统、科学、有效地培养科研工作者的专业实践能力[5，6]。
参考文献
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arm单片机范文4
【关键词】ARM体系指令集 ARM体系 嵌入式处理器
嵌入式技术的高速发展，另嵌入式处理器已经深入到许多领域当中，例如：计算机技术，微电子技术，网络以及通讯信息等领域。ARM嵌入式处理器以及其完整的发展系列，其具有体积小，功率损耗低，高性能，低成本的优势，以及按对象所需不同功能及时嵌入扩展模块的实用性。因此，ARM嵌入式处理器的成长以及潜力巨大，但同时更高的性能要求，将是很大的技术挑战。
1 ARM体系的历史和和发展
1978年12月，CPU公司在英国剑桥创办，当时主要业务是为当地市场供应电子设备。1979年，CPU公司更名为Acorn计算机公司。1985年，第一代32位，6MHz的处理器ARM诞生.精简指令计算机的英文缩写是“RISC”，其支持简单的指令，同时功率损耗很小，成本低，尤其适合移动的设备。20世纪90年代初期，ARM 32位嵌入式RISC处理器发展到世界范围，得到各界的认可。因其优势明显，占领了低耗能、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的大部分市场。但ARM公司不生产营销芯片，它只传播芯片技术以及授权给生产商。
ARM体系的代表ARM7、ARM9、ARM11等，ARM7系列的程序指令存储器和数据存储器是存储合并在一起的；而ARM9、ARM11系列的程序指令存储和数据存储是分离的，也就是说采用哈弗结构。ARM9、ARM11的性能要比ARM7的要高，跑操作系统建议不用ARM7系列。
2 ARM体系指令集
CPU 的指令集要有分层思想，才能很好地实现软件与硬件的结合。一方面，指令集跟编译器要很好地兼容；另一方面，要使硬件的设计得到实现。ARM是代表性的RISC体系，而RISC的设计思想要求指令集简单，简洁。与CISC体系比较，RISC体系具有很明显的优势，其可以通过容易的指令实现复杂的功能。
ARM的指令集包括分支指令，数据处理指令，状态寄存转移指令，协处理指令，异常处理指令，LOAD-STORE数据移动指令这6种典型指令。ARM指令集是非常实用，优秀的指令集，它有以下的几个特点：
（1）ARM指令都是32位定长，有4 byte内存边界保存，因此流水线和译码电路更容易实现。
（2）ARM指令集可以压缩成十六位Thumb 指令集形式，因此可以减低损耗以及获得更高的代码密度。
（3）LOAD-STORE框架。只有这种类别的指令可以访问内部储存器，也可以转移寄存器和内部储存器的数据、地址，而其他的指令没有着种功能。
（4）STM和LD指令，当发生中断处理时，能把寄存器中的数据等内容保护到堆栈中。
由以上的特点可知，ARM指令集的方便性，简单性适用于汇编语言的设计，此外，还有利于高级语言编译器的开发。
3 嵌入式处理器
自微型处理器的问世至今，嵌入式系统飞速的发展，嵌入式处理器直接关系到整个嵌入式系统的机能的优越性。如今世界上具有嵌入式功能特点的处理器已经不少于1000种，比较盛行体系结构包含MPU，MCU等多个系列。
嵌入式系统的关键是其处理器，是辅助、控制系统运行的硬件基础。其应用领域极其广，从起先应用的4位处理器，到近年仍在大量应用的8位单片机，再到现在越来越受欢迎的32位，64位嵌入式CPU。
嵌入式处理器作为嵌入式系统的关键，其担任着控制系统正确、高效运行的重要任务，让该设备智能化和使用操作简便。嵌入式处理器具有的特点：
（1）能实时多任务处理；
（2）存储区的保护功能；
（3）有可扩展的微处理器结构；
（4）很强的中断处理能力；
（5）低功率损耗。
4 从ARM体系看嵌入式处理器的前景及我国的未来发展
嵌入式处理器主要应用在PC机上，从ARM体系可看到它的发展趋势，以及我国集成电路发展的前进方向。
（1）嵌入式处理器领域都普遍要求设计时间周期短，性能高，功率损耗低。根据这个要求，CISC体系要想达到这些要求比较难，比如Intel的P4处理器，功率损耗低达55W，其内部设计、测试难度大。而RISC体系恰有上述的优点，因此ARM体系的嵌入式处理器在其领域有绝对性的优势。
（2）目前集成电路发展趋势是以软硬件共同设计和超微型系统芯片为主，实际上，系统芯片（SOC）上要集成多个微型处理器，这给SOC的设计带来了很大的技术难度。ARM体系为客户提供许多技术成熟并大众化的RISC处理器核，同时减少SOC芯片的上市时间，占领市场优势。例如GSM移动通信处理芯片等，在嵌入式处理器领域方面有一定的地位。
（3）就目前我国的集成电路还处在飞跃发展时期，要想和Intel等巨头抗衡是不现实的，但在嵌入式处理领域，因其应用性领域广泛，我认为还是有所作为的。国家应该鼓励并成立一些高水平的的集成电路公司，利用我国的人才优势，自主研发具有知识产权的RISC处理器核，并大量推广于市场，提高市场的竞争力，这样我们在嵌入式处理器领域将会有所成就。
5 结束语
本文从ARM体系在看待嵌入式发展的的趋势和方向，首先介绍ARM体系的发展过程，ARM体系的指令集，嵌入式处理器，与此同时分析ARM体系中嵌入式处理器的优势所在，以及我国未来在嵌入式创新，研发的方向，嵌入式处理器领域的未来潜力巨大，ARM体系的处理器将会引领各领域潮流。
参考文献
arm单片机范文5
功耗只有5W
Calxeda亚太区销售和业务拓展总监贾仕贤（Aaron Grassian）介绍说：“由EnergyCore单芯片服务器、4GB纠错码存储器和一个大容量固态硬盘构成的一个完整的服务器节点，其功耗只有5W，而一台普通服务器的功耗通常在50W左右。”
与普通的机架式服务器或刀片服务器不同，EnergyCore单芯片服务器解决方案在一个芯片上集成了普通服务器所有的基本功能。EnergyCore单芯片服务器之所以具有极低的功耗，除了使用低功耗的ARM处理器以外，更重要的还在于其采用了集成化的设计。EnergyCore单芯片服务器包括四大核心组成部分：处理器架构、管理引擎、I/O控制器和Fabric Switch。贾仕贤举例说：“在传统服务器中需要单独配置的SATA、PCIe、以太网、SD/eMMC等I/O控制器，EnergyCore单芯片服务器已将其全部集成在了一起。另外，EnergyCore单芯片服务器将传统上由软件实现的管理引擎功能变为由硬件来实现，并与其他硬件实现了高度集成。集成化的架构设计不仅节省了EnergyCore单芯片服务器的占地空间，而且节省了能耗。”
不存在应用障碍
Calxeda基于ARM处理器的单芯片服务器解决方案能否在企业级用户市场得到快速普及，关键取决于以下三点：第一，现有的应用程序能否无缝迁移到基于ARM处理器的计算平台上；第二，能否满足企业级用户对稳定性、可靠性和安全性的要求；第三，能否以单芯片服务器解决方案为核心建立一个产品的生态系统。
国内某知名互联网公司在搭建其低功耗的计算平台时，曾经考虑采用基于ARM的计算架构，但因为担心应用迁移困难以及成本过高，最终还是放弃了ARM平台。“一些电信运营商和互联网企业正在测试我们的基于ARM处理器的单芯片服务器方案。”贾仕贤介绍说，“Linux平台上的应用程序可以直接运行在我们的单芯片服务器上。此外，我们的单芯片服务器平台还支持一些新的开源软件，比如OpenStack、Ubuntu等。”
arm单片机范文6
关键词： 电能质量； DSP； ARM； 双口RAM； 在线监测
中图分类号： TN98?34； TM933 文献标识码： A 文章编： 1004?373X（2017）04?0179?04
Design of electric energy quality detector based on DSP+ARM
FANG Xupeng， LI Hui， ZHUANG Jianwei， XU Fei
（Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266590， China）
Abstract： According to the actual demand of the electric energy quality analysis， an electric energy quality detector with dual?CPU architecture based on DSP and ARM was designed. An on?line electric energy quality detector was constructed by means of the DSP with powerful data processing capacity and ARM with good manifestation in man?machine interface， communication and multi?task management. In order to reduce the consumption of CPU resource during the DSP data transfer， the interrupt mode is used in the DSP to connect the AD7606 and the ARM through the parallel port and dual?port RAM respectively. The active power filtering is adopted in the design to filter out the harmonics more than 50 times. The design can measure the main electric energy quality parameters of the voltage effective value， current effective value， active power， reactive power， power factor and harmonic of the power frequency AC. The Ethernet port is convenient for the centralized detection of the different power supply points or even multiple power supply systems.
Keywords： electric energy quality； DSP； ARM； dual?port RAM； online monitoring
0 引 言
随着电力系统规模的不断扩大，引起电力系统电能质量问题的原因有：由发电机、变压器、非线性负载产生的谐波；电力系统的内外故障引起的电能质量问题。电能质量问题会导致电气设备的寿命缩短，网损加大，装置误动作，对通信造成干扰甚至使通信信号丢失[1?2]。本文将在数据处理方面具有优势的DSP与基于高级操作系统并在人机界面、通信、和多任务处理上有很好表现的ARM芯片相结合，实现对电能质量的在线监测。
1 电能质量检测仪的硬件设计
电能质量检测仪的硬件主要包括信号的采集与调理、模/数转换、DSP处理单元、ARM处理单元等。电网的电压和电流信号由信号采集与调理电路经高速ADC芯片转换成数字信号[3]；DSP处理器将采集到的数据信号进行分析处理，并将处理的结果写入双口RAM；ARM处理单元将来自双口RAM的处理计算结果进行管理，并与上位机通信，实现对电能质量的存储与在线监测，如图1所示。
1.1 信号采集与调理电路
信号的采集与调理电路具有信号采集、放大与滤波的功能。电压信号和电流信号的采集分别使用电压互感器和电流互感器。
其中电压互感器选用TV31E?2 mA/2 mA电流型电压互感器。因互感器的输出是电流信号，需将电流信号经运放转换为±2 V的电压信号。电流互感器选用TA21A11?5 A/2 mA电流互感器，电流互感器的输出端经运放电路将电流信号转换为±2 V的电压信号。但由于电压互感器和电流互感器所采集的信号中含有有用信号和各种频谱的无用信号[4]。根据香农采样定理，连续信号的最高频率必须小于采样频率的，否则会引起频率的重叠，使得采集的数字信号不能再现为原始信号，为此需对信号进行抗混叠滤波。
抗混叠滤波电路根据所需采样的最高次谐波的频率确定滤波器的截止频率。抗混叠滤波电路对转换为±2 V的电压和电流信号进行滤波，并放大为±10 V的电压信号，如图2所示。
1.2 多通道ADC转换芯片
目前处理器片内ADC转换芯片大多为12位精度，并不具备同步采样功能。所以，需要具有同步采样功能的高精度ADC转换芯片，在电能质量的检测仪中ADC转换芯片的精度应保证在14位以上。按照国家对谐波检测仪器的要求，A级仪器需检测到50次谐波，由采样定律知每个周期内需要至少采样100个点，通常采样点个数为128个点。因此，可得ADC转换芯片的采样频率应大于6 400 Hz。为了适用于不同接线形式的供电系统，采用三相三线制的系统采集电压电流信号需要6路输入。为了在同一时刻采集6路电信号，须有6路信号同步采样功能。本设计中选用Analog Devices公司的16位高速同步采样模/数转换器AD7606，其转换速率可达200 KSPS，可对8路输入进行同步采样，支持±5 V和±10 V两种电压等级的输入和多种数据通信传送方式[5]。由DSP处理器对AD7606进行控制，为提高数据的传送速率，AD7606通过并行通信的方式与DSP的EMIF接口相连，DSP处理器通过锁相环获得电网电压的同步信号，AD7606的BUSY引脚与DSP的一个GPIO引脚相连并将此引脚配置为外部中断，一旦AD7606转换完成后，DSP通过外部中断函数经并口读取AD7606的转换结果[4]。
1.3 DSP处理单元
DSP处理单元的作用是控制AD7606进行模拟量到数字量的转换，读出AD7606转换的结果并进行计算处理，将处理的结果存放到双口RAM中[6]。本设计选用TI公司的TMS320F28335浮点型DSP处理器，其功耗低，主频为150 MHz，可采用C语言编程，易于优化算法，适合对数据进行大量数学计算分析。为了与电网电压同步，可采用软件锁相环或硬件锁相环。软件锁相环会占用一定的CPU资源，并存在一定的截尾误差，因此本电路采取硬件锁相环。通过中断，DSP读取存放在AD7606中的电压与电流信号，并进行对电能质量中各个指标的处理和计算。DSP将处理后的结果经双口RAM以极低的CPU开销与ARM进行大量高速的数据通信。系统中选用IDT70V25L25低功耗16位高速双口RAM，它可以提供独立的片选、地址和数据控制线各两个，允许DSP和ARM独立或异步的读写片上的存储地址。IDT70V25L25提供了三种逻辑信号线，为进一步地减少DSP与ARM的资源消耗，本设计选用中断模式。
1.4 ARM处理单元
为了进一步优化人机交互界面和多任务的实时响应能力。本设计选用STM32F407型低功耗ARM处理器。STM32F407处理器具有较好的设备管理功能，并且片内集成了LCD驱动管理功能，通过外接LCD触摸屏获得了良好的用户交互界面，用于实时显示电压电流波形与频谱，达到了良好的显示效果，如图3所示。
目前电能质量检测仪具有智能化和网络化的发展趋势，STM32F407处理器通过连接CAN总线或以太网卡，将电能质量检测的数据上传给上位机，可实现对不同供电点甚至整个供电系统的集中检测[7?8]。系统利用 CS8900A 芯片建立了网络接口，CS8900A 是一款单芯片、全双工、全面支持 IEEE 802.3 标准的高集成以太网控制器。在该系统中网络控制器发挥着重要作用，它负责将数据发送到Internet，并把来自 Internet 的控制指令传送至底层。STM32F407处理器外接SD卡，对测量计算得到的三相电压、电流、三相不平衡度、三相有功功率、三相无功功率、三相功率因数、频率、各次谐波电压和谐波电流含有率以及电压和电流总谐波畸变率按照分钟数据、小时数据、天数据、月数据4个数据等级进行存储。
2 电能质量检测仪的软件设计
软件设计包括DSP处理器的程序设计和ARM处理器的程序设计。
2.1 DSP处理器的程序设计
DSP的程序主要包括初始化、装置自检、AD7606转换控制与读取、数据处理与分析，通信程序等。其中AD7606的D换控制与读取程序为中断程序，主要完成在每个工频周期对电压和电流信号的128个点的采样和转换，按照国家A级仪器的标准需计算出0～50次谐波的幅值、相位等并对电网电压和电流的有效值、峰值、相位角、频率、功率因数等参数进行分析计算，并利用计算值判断是否满足国家5项电能质量指标的标准，即电压偏差、电压波动和闪变、电网谐波、三相不平衡度、系统频率。为保证采样数据的准确性和实时性，AD7606的转换控制与读取程序在执行过程中不应受到其他中断程序影响。数据的处理与分析程序将测得的电压与电流数字信号按照算法进行数据分析，将处理后的数据通过双口RAM与ARM进行通信，如图4所示。
2.2 ARM处理器程序设计
ARM处理器程序主要包括初始化、液晶屏显示、数据存储、与上位机进行通信，其中数据存储程序记录电能质量的异常值，如瞬态尖峰值、跌落、浪涌的大小及时间等。ARM处理器通过实时型较强的多任务μC/OS?Ⅲ操作系统，高效快速地响应各种操作。ARM软件采用模块化的设计方法，包括与DSP通信、数据处理与存储、触摸屏刷新与输入、以及与上位机通信的相应模块。
STM32F407的软件设计思路是当系统上电或复位初始化后，一旦有新任务产生，则进入相应的模块执行并清除当前任务标志。如在执行当前任务的过程中又产生新的任务，则在执行完当前任务后按照优先级执行新的任务。若在某一任务尚未执行又产生新的同一类型的任务，则新产生的任务进入排队。采取模块化的任务处理方法，增加了系统软件的可读性，便于维护和提高系统的稳定性。为了减少系统的CPU开支，采用中断的方法，其中硬件中断根据优先级排序分别为双口RAM中断、上位机通信中断、触摸屏中断，如图5所示。
3 结 语
DSP+ARM双处理器的电能质量检测仪，利用DSP的强大数据处理能力与ARM丰富的人机接口与管理功能，设计了一个电能质量检测仪。采用TMS320F28335浮点型处理器，运算速度快、精度高、易于算法编程，可方便地进行电能质量指标中各个参数的检测和分析。通过双口RAM将处理后的数据传送给STM32F407处理器，后者提供了良好的人机界面，显示效果直观。通过模块化的软件设计，可以高效快速地响应各种操作，实现电能质量检测仪的智能化与网络化。
参考文献
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