大家好，我是本期栏目编辑小友，现在为大家讲解基于ARM和Linux通用工控平台设计与实现[图]问题。
随着工业控制技术的发展和市场竞争的加剧，开发者通常需要在最短的时间内设计出满足用户需求的测控系统。本文根据嵌入式系统的特点，以32位ARM嵌入式处理器AT91RM9200为硬件核心，搭建了一个通用的工控硬件平台，并在此平台上移植了嵌入式Linux操作系统和图形界面开发环境MiniGUI。基于这个通用工业控制平台，工程应用所需的大多数自动测量和控制系统都可以轻松构建。其应用在性能和成本上都极具竞争力，表明该平台具有良好的应用前景。
在该工控平台的硬件上，选用了ATMEL公司的AT91RM9200微处理器，并对其最小系统和外围组件进行了设计，以满足当前工控领域更丰富的技术要求。结合工业测控的Modbus协议，扩展了多种通信接口，满足用户的通信需求。同时，嵌入式Linux操作系统的选择为测控软件的开发提供了性能优异的软件平台。
通用工业控制硬件平台的设计。
at91rm9200微处理器的最小系统结构
最小系统是保证微处理器可靠运行所必需的基本电路。基于AT91RM9200微处理器的最小嵌入式系统由微处理器AT91RM9200、电源电路、晶振电路、复位电路、JTAG接口、存储模块、串行调试接口等电路组成。到目前为止，已经具备了设计和开发基于ARM微处理器的通用工业控制平台的硬件基础。
硬件平台外围接口电路。
AT91RM9200内置丰富的外设，外设接口扩展方便，如表2所示。
3硬件平台用户界面。
系统提供一个2*32针标准3U插槽，总共64针。3U插槽专为便携式应用而设计，特别是作为工业测控、生产线、运输系统和交通控制系统的集成移动控制器。
4硬件平台结构。
根据以上对AT91RM9200最小系统和外围组件的设计，最终构建了以AT91RM9200微处理器为硬件核心的通用工控硬件平台，如图1所示。
图1通用工业控制平台的硬件结构。
通用工业控制软件平台的设计。
1构建基于ARM硬件平台的Linux操作系统。
ARM-Linux开发环境的建立。
建立以嵌入式Linux为操作系统的工控平台开发环境和Windows下安装的虚拟机Linux环境的软件开发环境，并在该虚拟机中编译嵌入式Linux内核和应用程序。为了提高开发效率，采用虚拟机中安装的Linux作为服务器，通过Windows客户端使用Telnet或SSH登录服务器。服务器可以从客户端免费下载必要的开发工具和软件。调试应用程序时，可以先在PC的Linux环境下模拟，然后通过debug串口下载到目标平台上。这种开发环境的优点是只需要一台计算机来模拟Linux，具体过程如图2所示。
图2开发环境。
交叉编译
交叉编译是在一个平台和另一个平台上生成可执行代码。所谓平台其实包含两个概念：架构和操作系统。根据上面建立的开发环境，目标平台是基于ARM架构的嵌入式Linux操作系统，而开发编译环境是基于PC中虚拟机上的Linux操作系统。如果程序在目标平台上运行，代码必须在PC开发环境中交叉编译，以适应目标平台。
根据环境变量PREFIX，编译后的工具链可以安装在指定的文件夹中使用。
例如，将arm-Linux-gcc-2.95.3的环境变量修改为：
path=$ path : $ home/bin : $ prefix/bin :/usr/local/arm/2 . 95 . 3/bin :/sbin 3360/usr/sbin 3360/usr/local/sbin，并编写hello.c程序进行验证。
$ arm-Linux-gcc hello . c-o hello-arm
$file hello-arm
你好-arm:
(1)解压Linux-2 . 6 . 21-2009-04-10 . bz2:tar xjvf Linux-2 . 6 . 21-2009-04-10 . bz2；
(2)进入Linux-2.6.21目录，编译内核：制作uImage；
(3)编译完成后，通过SSH将uImage文件复制到Windows环境中；
(4)配置U-Boot环境变量；
(5)配置tftp服务器：在Linux系统下运行tftp服务器，将Linux内核的uImage文件复制到tftp下载工作目录，启动tftp服务，保证PC和AT91RM9200访问同一个网段；
(6)下载内核镜像文件，擦除Flash在引导提示符下；
(7)将内核镜像文件下载到Flash
Linux文件系统
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