1系统的硬件设计与实现
1.1系统结构
从系统结构上来看，基于ARM和uClinux的嵌入式系统将以LPC2210芯片为核心控制器。而该芯片是一种16/32位ARM7TDMICPU微控制器，可以完成信号的实时仿真和跟踪。在该芯片内，储存器接口有着较大的宽度，而芯片本身也具有独特加速结构，能以最大时钟频率运行。此外，该芯片的功耗较低，并含有32位定时器、8路ADC和9个外部中断，可以在医疗、工业等多个领域得到使用。在嵌入式系统中，与LPC2210芯片连接的有多个电路，如晶振电路、复位电路、储存器接口电路、串行接口电路、电源电路和系统时钟电路等等。其中，串行结构电路主要用于实现LPC2210芯片与其它系统的通讯，而该类通讯主要为短距离双向串口通讯。电源电路可以为系统提供3.3V的直流稳压电源，而LPC2210和其它外围电路的主芯片的供电电源均为3.3V。系统的FLASH存储的大小为2M，主要用于存放系统用户应用程序，可以当做嵌入式文件系统使用。而系统的SDRAM存储器大小为16M，可以为系统运行提供支持，并且能够存放系统数据和用户数据。在以太网接入方面，系统可以通过10M/100M以太网接口实现入网[1]。此外，系统还包含了总线扩展结构，可以根据用户自身需求完成对外围电路的扩展。
1.2各电路的设计与实现
系统的晶振电路可以为系统提供工作时钟，在设计这部分电路时，需要采用有源晶振的接法完成电路接线。具体来讲，就是将晶振1脚接3.3V的电源，4脚接晶振输出，并在输出端接入电阻，以便将时钟信号去尖峰。在进行系统的复位电路设计时，可以采用手动复位或复位芯片实现电路设计。在系统中，复位电路主要用于启动LPC2210芯片，以便使其返回到初始状态。而一旦MCU处于死循环状态，则需要强制完成系统复位。在复位芯片的选择上，可以选用拥有低功耗微处理器、微控制器和数字系统监控电路的809芯片。利用该芯片，可以为复位电路提供上电、掉电信号，并保持低电平有效输出。在存储器接口电路的设计与实现方面，可以选用SST39VF160完成FLASH存储系统的构建，并利用MT45W4MW16完成PSRAM存储系统的构建[2]。在将程序代码烧录到FLASH芯片中时，需要完成相应的装载程序的编写，并通过串口完成数据的烧写。系统的以太网接口电路的设计可以使用RTL8019AS芯片，以便使系统具有网络控制功能。由于LPC2210外部含有总线接口，所以可以采用16位总线方式完成对芯片的访问。此外，由于该芯片工作电源为5V，所以需要在总线上串接保护电阻。
2系统的软件设计与实现
在系统的软件设计方面，可选用uClinux操作系统。作为完全开放的源代码，uClinux是针对嵌入式系统设计的操作系统，可以使嵌入式系统的硬件设计成本和运行功耗得到降低。在应用方面，uClinux继承了Linux的特性，可以在没有MMU的CPU中使用。从应用开发环境的构成角度来看，基于u-Clinux的操作系统是由系统硬件开发板和宿主PC机构成。其中，目标硬件开发板会在操作系统运行和系统应用软件中应用[3]。而其所使用的操作系统需要通过宿主PC机完成内核编译、应用程序开发和调试。而二者之间的连接，则需要使用以太网接口或串口。在宿主机上，需要完成标准Linux操作系统安装。而为了使系统和操作系统兼容，则需要安装RedHatLinux9.0。在安装的过程中，需要选择用户安装形式，并完成软件Package的选择。同时，考虑到ARM的编译器，需要安装GCC。在系统中，可以在uClinux操作系统中使用arm-elf-gcc编译器，并根据系统的不同需求完成uClinux的配置。最后，则可以完成u-Clinux的编译，以便为宿主机提供交叉编译环境。此外，在下载uClinux文件系统时，可以通过串口或以太网口将uClinux内核下载至系统开发平台。
3结论
总而言之，相较于其他嵌入式微处理器，基于ARM和u-Clinux的嵌入式系统同时具有ARM和uClinux的优势。利用基于ARM核的LPC2210进行嵌入式系统的构建，不仅可以使系统本身带有网络控制器，还具有硬件设计成本低的特点。而使用uClinux操作系统完成嵌入式系统的软件设计，则可以使系统具有一定的网络优势，并获得Linux技术的诸多优势。所以，随着嵌入式系统软硬件技术的发展，该系统将得到广泛的应用。
作者：周彦安 单位：中国船舶重工集团公司第七一八研究所
