ARM下的红外传感系统设计.docx

1、ARM下的红外传感系统设计ARM下的红外传感系统设计林上玉(东海科学技术学院 机电工程系，浙江 舟山 316000)摘要很早以前人们就已经开始研究红外传感系统。一开始，红外传感以其巨大的优势普遍被使用在军事上。随着红外技术的不断发展，使得红外传感在工业、生活中慢慢的被广泛的使用。ARM微处理器也以其巨大的优势已经在嵌入式领域得到广泛的使用，并且发展也是越来越迅速。红外传感与ARM相结合的应用也逐步被人们所重视。本文主要介绍基于ARM下的红外传感系统的设计。首先，介绍了ARM微处理器和红外传感相关的知识，其中包括ARM的结构和红外传感系统的工作原理等；其次，介绍了嵌入式实验系统Linux环境的搭

2、建，详细介绍测试环境搭建的操作过程；之后，介绍了红外传感系统应用程序的编写，对一些主要的程序进行说明；最后，介绍了红外传感系统在实验系统上的实现，并说明设计的最后结果。该设计中最重要的是实践操作。设计中通过在虚拟Linux系统上对应用程序进行编写和编译，然后在QVFB上显示出要求的界面，最后在实验系统上运行编译好的应用程序，得到预期的设计效果。主要的操作有应用程序的编写，Linux系统环境的搭建，交叉环境的搭建，应用程序的测试和烧写。最后把所完成的包含红外传感系统软件的系统文件烧写到实验系统下，并且执行红外传感系统软件，就会在实验系统的LCD显示器上显示出红外传感系统的界面。安装上红外传感模块

3、后就可以实现红外检测功能，LCD显示器就会根据红外模块上的红外对管之间有无障碍物显示不同的结果。关键词：ARM；Linux；红外传感；嵌入式Based on the ARM infrared sensor system designAbstractLong time ago people had already started to study infrared sensor system. The beginning, its great advantage infrared sensor are widely used in the military. With the continuou

4、s development of infrared technology, Makes infrared sensing in industrial and life slowly is widely used to. The great advantage of its ARM microprocessor embedded in the field has been widely used and development is also increasing rapidly. Infrared sensor combined with ARM applications are gradua

5、lly being valued by the people.This paper introduces Based on the ARM infrared sensor system design. First, introduced of the ARM microprocessor and infrared sensor-related knowledge, including ARMs structure and infrared sensor system works, etc.; Then, introduced of how to set up experimental syst

6、ems of the embedded Linux environment, details of test environment set up the operation; After, introduction of the infrared sensor system applications written and procedures for some major shows; Finally, the infrared sensor system to achieve the experimental systems, and describe the design of the

7、 final results. The most important is practical operation in this design.in the design of to write and compile the application through the virtual Linux system, then show the expected interface in the QVFB, and finally run the compiled of applications in the experimental system and get the desired r

8、esults. The main operations are the preparation of applications, Linux system environment structures, cross-build environment, the application of the test and the programming.Finally the completed system software contains the infrared sensor system files programmed to test systems, and implementatio

9、n of the infrared sensor system software, the LCD will display in the experimental system show the infrared sensor system interface. Installed infrared sensor module can be achieved after the infrared detection, LCD display module will be based on the IR infrared control whether the barrier between

10、the show different results.Keywords：ARM；Linux；Infrared sensor；EmbeddedARM下的红外传感系统设计前言 现在，对于红外传感系统的研究非常之多，在红外传感系统中，主要分成主动式红外传感和被动式红外传感。红外技术在很早以前就已经开始研究，如今这方面的技术已经逐步成熟，并且被广泛的应用到军事、工业和生活方面，也逐渐的被人们所认识和熟悉。红外传感系统在商业、军事、航空航天、网络通信应用、电子产品、工业控制领域、信息处理和安全产品都有广泛的涉及。 红外传感系统设计是利用红外传感模块上的红外对管的红外对射。红外发射器发射红外线到红外接收器

11、，红外接收器接收由红外发射器发送过来的红外线，并且实时监测红外对管之间的红外线发射状态，把监测状态发送给微处理器模块进行处理，最后在屏幕上显示相应的监测结果。如图1可以看出其主要使用的模块有红外对管、红外传感模块、微处理器模块和屏幕显示模块。该设计主要是对红外传感的软件方面进行设计，编写一个红外系统应用程序软件，并且在已有的硬件设备下进行测试，实现预期的结果。图1 红外传感系统模块在这次的设计中使用的EL-ARM-830实验系统，其采用的ARM920T核的32位微处理器。实验系统上的各部分都是以模块化形式连接的。所使用的红外传感模块通过实验系统的插槽和导线与其他的模块相连。把编译好的含有相关应

12、用程序软件的系统文件烧写到实验系统里，启动实验系统并且运行应用程序，就可以在实验系统的屏幕上显示出相应的界面。开始测试后，红外传感模块上的红外对管不断监测它们之间的状态，然后把数据发送给处理器模块进行处理，最后在屏幕上显示出相应的状态结果。当有障碍物出现在红外对管之间，屏幕上会显示“发现障碍物！”，没有障碍物出现在红外对管之间，屏幕上会显示“一切正常！”。第1章 ARM微处理器的介绍 ARM是一个大家族，所涉及的领域非常之广。介绍ARM微处理的相关内容有利于去理解在设计过程的遇到的一些内容。1.1 嵌入式系统1.1.1 嵌入式系统的概述 根据英国国际电机工程师协会的定义，嵌入式系统是“控制、监

13、视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。还有一些定义是：嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是面向用户和应用的，并且将许多先进的计算机、电子等技术相结合，与具体的应用相结合的系统。其核心技术是数字技术和软件技术，其中数字技术包括数字信号处理技术和数字芯片技术，软件技术包括芯片和操作系统的程序设计技术。嵌入式系统具有以下这些特性：执行特定的功能；以微处理器与外围设备构成核心；具有严格的时序和稳定性；全自动操作。因此嵌入式系统是计算机软件与硬件的结合，其目的在于满足某种特殊功能，并应用在具体的系统中。现在

14、所使用的嵌入式系统一般都是由硬件和软件两部分组成，硬件部分可分为嵌入式微处理器和外围设备两部分，软件部分可分为嵌入式操作系统和应用软件两部分。1.1.2 嵌入式系统的特点嵌入式系统具有很多的特点，并且在不断发展的过程中某些方面有更大的提高和加强。其相应的特点有：1）嵌入式系统通常是面向特定应用的；2）嵌入式系统的硬件和软件的设计都是以高效率为标准，去除冗余，力争在同样的面积上实现更高的性能，满足高性能、高可靠性和低消耗的要求；3)具有实时系统的支持；4)嵌入式系统要与具体的应用有机地结合在一起；5)为了提高嵌入式系统执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固定在存储器芯片当中；6）嵌入式

15、系统是软硬件一体化，集计算机技术和微电子技术；7）需要操作系统支持，代码小，执行速度快；8）专用紧凑，用途固定；9）成本敏感，可靠性要求高；10）多样性，应用广泛，种类多等特点。1.1.3 嵌入式系统与ARM的关系 嵌入式系统从狭义上讲，嵌入式系统硬件往往是以ARM芯片为核心的硬件平台，嵌入式系统软件是基于芯片开发的汇编或C语言的实时性软件或应用程序。ARM除了核心外，通常还具有丰富的外设接口，如LCD控制器、串口、USB接口等，而且ARM芯片还具有低功耗、体积小等特性。ARM芯片的高性能、多接口等特点使得其比单片机和DSP更适合作为嵌入式系统的核心处理器，所以，ARM系统几乎成为了嵌入式系统

16、的代表。1.2 ARM微处理器1.2.1 ARM微处理器概述 ARM全称为Advanced RISC Machine（高级精简指令集机器），它是ARM公司设计的32位总线的高性能微处理器。ARM微处理器是一种RISC架构下嵌入式系统的核心结构，其内核的最大优势在于高速度、低功耗。 RISC的英文全称是Reduced Instruction Set Computer，即“精简指令集计算机”，是一种执行较少类型计算机指令的微处理器。其指令系统比较简单，只要求执行较少且功能简单的部分指令，复杂的功能可以用简单指令合成一段子程序来完成。RISC是通过简化计算机指令系统和指令格式使指令执行周期减少，并且使用大量的通用寄存器来提高程序的执行速度。在嵌入式系统设计领域，RISC已经成为微处理器结构设计的必然选择。ARM的不断发展，以及先进的体系结构，使其在嵌入式领域拥有更大的优势。如今ARM的32位体系结构已经是世界上公认的领先的32位嵌入