嵌入式系统——基于ARM的楼宇对讲系统设计.docx

课程名称：计算机控制系统课程作业：嵌入式系统——基于ARM的楼宇对讲系统设计姓名：张辉学号：Z21314089专业：电气工程及其自动化嵌入式系统——基于ARM的楼宇对讲系统设计摘要：在数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，嵌入式系统因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，已渗透到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域，对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。借此，采用模块化设计方法设计出一款基于ARM微控制芯片和Linux操作系统的楼宇对讲系统，该对讲系统通过以太网与楼宇间的各室内机相连，实现了安装在楼道门口的终端机与各室内机的IP对讲，同时将访客的视频信息传输到室内机，并采用指纹身份识别技术实现了门控系统管理。关键词：嵌入式系统设计；Linux；楼宇对讲；指纹识别。研究背景嵌入式系统嵌入式系统（EmbeddedSystem）可以定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从上述定义可以看出嵌入式系统是针对特定应用的软硬件综合体，其一般具备以下几方面的特征：①嵌入式系统通常是面对用户、面向产品、面向特定应用的；②嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物；③嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求；④嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境；⑤为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在储存器芯片或单片机中；Linux操作系统Linux操作系统核心最早是由芬兰的LinusTorvalds于1991年8月在芬兰赫尔辛基大学上学时发布的（Linux0.11版），后来经过众多世界顶尖的软件工程师的不断修改和完善，Linux得以在全球普及开来，在服务器领域及个人桌面领域得到越来越多的应用。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是一款符合POSIX标准的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的类Unix操作系统。Linux以其高效性和灵活性著称。Linux模块化的设计结构，使得它能够在价格昂贵的工作站上运行，也能够在廉价的PC机上实现全部的Unix特性。Linux当前有很多发行版本，较流行的有：RedHatLinux、DebianLinux、RedFlagLinux等。嵌入式处理器嵌入式系统的核心是各种类型的嵌入式处理器，嵌入式处理器与通用处理器最大的不同点在于，嵌入式处理器大多工作在为特定用户群所专门设计的系统中，它将许多板卡上的接口电路集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。嵌入式处理器可以分为以下几类：①嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMU)。嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。嵌入式微处理器目前主要有ARM、PowerPC、MIPS、Am186/88、386EX、68000等系列。②嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、I/O、串口、脉宽调制输出、A/D、D/A、FlashRAM等各种必要功能和外设。嵌入式微控制器目前主要有8051、P51XA、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16等系列。③DSP处理器(DigitalSignalProcessor,DSP)。DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高，在数字滤波、FFT、频谱分析等方面得到了大量的应用。嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是TI的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。嵌入式应用软件④嵌入式片上系统(SystemOnChip)。嵌入式片上系统指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，所谓完整的系统一般包括中央处理器、存储器、以及外围电路等。通用的SOC系列包括Infineon的TriCore，Motorola的M-Core，Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。嵌入式操作系统嵌入式硬件平台嵌入式处理器嵌入式外围设备楼宇对讲.系统的工作原理：通过网络适配器和交换机与用户室内机，管理中心机等组成一个LAN网络。对讲系统安装在每个楼梯入口，可用于呼叫各室内机或管理中心机；当业主欲进入梯道铁门时，可利用对讲系统连接的指纹识别传感器感应进行身份识别，确认