嵌入式系统基于arm的楼宇对讲系统设计.doc

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