通信网络对电子领域的应用

发布时间：2022-10-05 21:42 热度：

　　ARM嵌入式系统的稳定性，使得电子领域对其的应用十分广泛，且在越来越多的领域取得了成功应用。ARM嵌入式系统依靠其运行性能稳定以及较强的实用性能优势将人们从复杂繁琐的人工操作中解放，提高了生产劳动的效率，也进一步降低了系统的设计成本。本文结合电子领域中计算机(自动化)、通信、电子(器件)三大板块的实际应用对ARM嵌入式系统的设计进行具体的研究与分析。

　　关键词：系统设计成本;高速运行;实时监控

　　2005年，以ARM为内核的STM32系列处理器的问世引起了电子领域的轰动，该技术能满足不同的市场需求，为电子领域的实际应用提供优化完整的设计方案。随着我国科学技术的不断进步，对ARM嵌入式系统的研究不断加深，在数次的系统框架组建过程中，已促使其形态变化能够更加灵活、生产制造成本更为适合实际操作应用，更为满足对数据的实时监控采集运行要求。嵌入式ARM系统的核心是应用系统，以计算机为载体，优化软硬件的装配，可使其能充分发挥低成本、低耗能、体积小等优势，保证嵌入式ARM系统的功能[1]。

　　1ARM在电子领域应用的研发背景

　　1.1嵌入式ARM系统概述

　　ARM是一种技术或是微处理器的统称。根据电子领域的定义，嵌入式系统是用来对工程或装置进行控制监管的设备。以计算机技术为基础，嵌入式ARM适用于各类对可靠性、成本、功能性要求严格的系统，因此，它具备以下三个基本要素：(1)针对性：每个嵌入式ARM系统都是针对不同的系统进行应用设计的;(2)嵌入性：针对不同的对象体系嵌入不同的专用计算机系统;(3)计算机系统：特指一个完整的计算机体系结构，包括嵌入式操作系统、微处理器、外围硬件设备、用户应用软件四大部分。总体来说，“针对性”是ARM的灵魂，“嵌入性”是他的特点，“计算机系统”则是其本质[2]。

　　1.2嵌入式ARM系统特点

　　嵌入式ARM系统在各大行业的应用比比皆是，电子、计算机、半导体三大技术与传统计算机相比，最大的区别在于分别应用于不同的行业，决定了嵌入式ARM系统必须具有灵活性和可裁剪性。可从软件和硬件两大角度进行分析：从软件角度来看，传统的计算机操作页面华丽且步骤繁杂，而ARM嵌入式系统操作页面简洁明了，为达到系统的稳定性、低耗能需求，往往更专注于快速响应操作的目的，如在智能手机、平板电脑中的应用，皆与计算机系统操作方式相似。从硬件的角度来看，根据不同的应用领域对系统性能的要求，所选的芯片位数大小与所需控制的功能成正比，如：在手机通讯设备中，32位及以上的芯片才可满足用户的需求[3]。综上所述，正是因为ARM嵌入式系统的特殊性，所以其应用的硬件类型基本为节能的低消耗器件，同时，系统对数据的运算方式越简单、高效，越有助于ARM实际应用的质量提升。

　　1.3嵌入式ARM应用STM32内核于电子领域应用优势

　　STM32内核的应用使得ARM处理器具有以下六点优势：(1)降低了系统的器件成本;(2)对于电源的把控较为完整，降低功能损耗;(3)汇编代码无要求，最大效率完成系统开发;(4)对于高速、临界的操控应用可快速处理;(5)选用内存处理单元(MPU)提升系统的安全性能;(6)增强系统调试功能，加快系统的开发进程。

　　2嵌入式ARM系统在电子领域的应用

　　在信息技术飞速发展的当今社会，嵌入式ARM系统在电子领域的应用研究十分宽泛，在ARM嵌入式系统的设计中，应着重考虑系统的运行效率以及可靠性。可将电子领域大体分为三大板块：电子(器件)、计算机(自动化)、通信。具体的应用研究案例如图1所示。

　　3电子领域中嵌入式ARM的应用案例

　　3.1电子领域中ARM于电子器件的应用

　　3.1.1扶梯同步率测试仪中ARM的实际应用我国经济的不断发展，至使人们生活节奏加快。在地铁、商城等公共场所中，电梯数量不断增多，随之带来的是自动扶梯伤亡事件。就目前市场而言，自动扶梯同步率测试仪智能化水平并不高，有关参数的测量方法主要还是依靠于人工，整体数据的采集过程效率较低，且数据不够精确，尤其对嵌入式ARM系统在电子领域的研究及分析温锦辉(武汉交通职业学院，湖北武汉，430065)是对大型商场中的自动扶梯的数据收集，工作范围广且工作量较大，所以迫切的需要对自动扶梯的运行速度进行智能化电子器件的研发。ARM处理器在扶梯手持同步率测试仪中的硬件系统设计应用，能够自主的对扶梯的运行速度进行采集整合、数据储存、数据查询，最大限度的满足系统运行环境复杂性、实时性等客观条件，确保硬件系统平稳有序的协调运行[4]。3.1.2扶梯同步率测试仪中ARM的系统设计在研制的手持扶梯同步率测试仪中的硬件系统，主要以ARM处理器STM32F407为核心，延展出各大版块。电脉冲信号检测电路及增量式光电编码器在收到扶梯运行信号及数据后会及时反馈至ARM控制单元。其中，人机交互部分，数据查询主要记录历史测试数据，便利扶梯维护人员查找运行问题。键盘处理任务负责各大按键的关系处理。液晶显示模块可帮助扶梯监管人员实时监控扶梯运行状态。详情如图2所示。

　　3.2电子领域中ARM于自动化系统的应用案例

　　3.2.1树苗自动灌溉系统中ARM的实际应用自步入二十一世纪以来，我国北方的旱情愈发的严重，极大地限制了农业经济的可持续发展，传统灌溉技术的用水损耗率高达50%左右，与西方节水系统先进的国家相比差约20%左右。基于此，为进一步促进环境保护，促进经济发展，在自动灌溉技术的发展过程中，ARM为基底的自动控制系统脱颖而出，不仅凸显了ARM的性价比优势，对实现树苗区域的合理灌溉，水资源的合理运用也做出了极大地贡献。3.2.2树苗自动灌溉系统中ARM系统设计嵌入式ARM处理器所研发出的树苗自动灌溉系统所具备的特有操作流程为：首先，ARM系统将采集的土壤湿度信息进行汇总和分析研究。其次，发放指令至GPRS无线网络实行数据传输。最后，根据实际情况，控制灌溉系统将灵活采取适用方法进行灌溉。具体操作流程如下：(1)树苗无线灌溉系统将湿度传感网络采取到的土壤湿度数据传送至STM32内核，再由无线网络与ARM系统相接连，最终将数据上传至PC上位机。(2)树苗园区管理人员可通过提前灌溉数据的设定，将采取的树苗土壤湿度数据与设定好的灌溉用水数值进行比较，决定园区是否需进行浇灌。(3)在确定树苗园区需要进行浇灌时，系统将自动打开阀门控制开关，对土壤进行灌溉，当土壤湿度数值达到标准值时，则自动关闭灌溉网络。

　　3.3电子领域中ARM于通信网络中的应用

　　3.3.1车辆监控系统中ARM的实际应用我国交通运输业自2004年以来始终保持繁荣态势，尤其是公路运输，运输网络四通八达，便利了人们的生产生活，促进了国民经济的发展。但巨大的客流量难免会造成道路拥堵、车辆偷盗、车祸人员伤亡等亟待解决的问题。基于ARM的GMS(移动通信技术)车辆监控系统的开发是目前解决相关问题的新的发展道路[5]。它是一项高技术产品基于ARM嵌入式处理器，实现了车辆实时动态的信息管理，其核心功能是对数据进行集中处理以及控制车载端的各部分按照通信协议的设定，执行相应的实际操作。节约了人工成本，对道路拥堵、安全事故处理、增强车辆运行安全性和有效性起到能动作用。3.3.2基于ARM的GPS/GSM车辆监控系统组成在此系统中，主要使用较为成熟可靠的开发配件作为硬件设计的根基，系统中的三大部分别为：基于ARM的GPS/GMS车载终端、GIS监控中心、GMS通信网络[6]。ARM芯片作为整个车载端的核心，其功能是实时监控车辆的位置信息，及时收到监控命令后指导车辆做出反应，再采用GSM移动通信系统的短消息业务利用GMS移动通信系统覆盖面广的优势，完成车载端与GIS监控中心的信息传输。

　　4结论

　　总体来说，在我国科技不断发展的当下，ARM嵌入式系统在电子领域的应用十分广泛。覆盖了计算机、通信、电子三大板块，并极大地提高了人们的生产生活质量水平。在ARM嵌入式系统设计中，应着重考虑硬件、软件及系统的应用开发是否与实际情况性接连，这样才能保证整个系统的运行效率以及应用的可靠性，充分发挥ARM嵌入式系统的应用优势。

　　作者：温锦辉 单位：武汉交通职业学院