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實(shí)時(shí)操作系統VxWorks在跟蹤雷達系統中的應用
跟蹤雷達在跟蹤高速目標時(shí)，需要有足夠快的反應速度，這不僅對它自身的硬件系統的實(shí)時(shí)性要求較高，而且對相應軟件系統的實(shí)時(shí)性要求也較高。用實(shí)時(shí)操作系統VxWorks作為跟蹤雷達系統中的操作系統，可以滿(mǎn)足軟件對實(shí)時(shí)性需求。
本系統中，跟蹤雷達各分機設備在相應處理計算機、控制計算機控制下協(xié)調工作，完成對目標的跟蹤和測量雷達的引導，各分控計算機之間通過(guò)以太網(wǎng)接口相互通訊。跟蹤雷達軟件按功能分為主控、顯示、信號處理、伺服控制、高頻控制、光電控制六個(gè)子系統，分別對應不同的計算機。其中主控、信號處理、伺服控制、高頻控制、光電控制子系統上都使用VxWorks操作系統，如圖1所示。
1 VxWorks簡(jiǎn)介
目前市場(chǎng)上比較著(zhù)名的實(shí)時(shí)操作系統有：
VxWorks、pSoS、Nucleus、VRTX、Windows CE、Palm OS、QNX、PowerTV、JavaOS、LynxOS等。其中，VxWorks是美國WRS（Wind River System）公司推出的一個(gè)具有微內核、可裁剪的高性能強實(shí)時(shí)操作系統，在實(shí)時(shí)操作系統市場(chǎng)上處于領(lǐng)導地位。它在航空、廣播、運輸、醫療、自動(dòng)化生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用，尤其是在國防和軍事上一些高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中，體現出了其優(yōu)越的性能。在1997年4月發(fā)射的火星探測器上也使用到了VxWorks。
（1）VxWorks的主要特點(diǎn)
VxWorks具有高度可剪裁的微內核結構，它需要的存儲器空間大約為8KB～488KB（ROM）、620B～29.3KB（RAM）�？梢�(jiàn)VxWorks有著(zhù)極好的可伸縮性，用戶(hù)可以利用工具或直接修改內核源文件來(lái)配置內核。VxWorks能進(jìn)行高效的多任務(wù)調度，它支持中斷驅動(dòng)的優(yōu)先級搶占式調度和時(shí)間片輪轉調度，并具有確定的、快速的上下文切換能力，確定的、微秒級的中斷延遲時(shí)間。這些使得內核具有非常強的實(shí)時(shí)性。
（2）VxWorks應用程序開(kāi)發(fā)
除了性能出眾的操作系統外，WRS公司還提供了優(yōu)秀的實(shí)時(shí)操作系統開(kāi)發(fā)工具Tornado。Tornado包含三個(gè)高度集成的組件：Tornado工具，一套強大的交叉開(kāi)發(fā)工具；VxWorks實(shí)時(shí)操作系統；一整套主機-目標間的通訊選項，例如以太網(wǎng)、串行線(xiàn)路、在電路仿真（ICE）和ROM仿真等。
圖2是Tornado開(kāi)發(fā)系統組成框圖，左邊的框代表Tornado集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它運行在開(kāi)發(fā)主機上，可以基于WIN9x、WINNT、DIGITAL UNIX等主機操作系統。本文介紹的內容都是基于WIN9x系統的。右邊的框代表目標機，目標機支持的CPU類(lèi)型有MC680x0、PowerPc、SPARC、SPARClite、i960、x86、R3000、R4000、R4650等。目標機上運行VxWorks實(shí)時(shí)操作系統，其上層運行用戶(hù)應用程序。
Tornado集成了用于VxWorks應用程序開(kāi)發(fā)和調試的各種工具。開(kāi)發(fā)者在主機系統里，利用這個(gè)集成環(huán)境組織、編寫(xiě)、編譯和調試應用程序，然后下載到目標機上運行、調試。編譯在主機上完成，測試、調試需要主機目標機協(xié)調完成，流程如圖3所示。
2 VxWorks在信號處理子系統中的應用
信號處理子系統采用摩托羅位的COMPACT PCI計算機，它的CPU為PII233MMX。該信號處理子系統的主要任務(wù)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接收來(lái)自主控子系統的數據和命令，傳送給信號處理板；并且還要讀取信號處理板的處理結果，將其通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送給主控子系統和顯示子系統。信號處理子系統軟件可分為兩部分：一是驅動(dòng)程序，負責對信號處理板的初始化、配置和訪(fǎng)問(wèn)，另外用中斷方式來(lái)響應信號處理板；二是網(wǎng)絡(luò )通訊程序，負責與主控機握手、接收數據報文和發(fā)送數據報文。它的組成如圖4所示，當信號處理板產(chǎn)生數據后，發(fā)出一次中斷，中斷服務(wù)程序觸發(fā)發(fā)送進(jìn)程讀取信號處理板上的數據，然后發(fā)送給網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )通訊程序主要由五個(gè)并發(fā)的進(jìn)程組成：poopClient、BDPReceive、intProc20ms、intProcGate和messageHandle。PoopClient進(jìn)行負責和主控子系統握手，獲取主控機在線(xiàn)信息，以及傳送本子系統在線(xiàn)信息。BDPReceive進(jìn)程接收網(wǎng)絡(luò )數據，然后送給messageHandle進(jìn)程，經(jīng)處理后再送到信號處理板上。IntProc20ms和intProcGate進(jìn)程從信號處理板中讀出數據，然后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )中去。
STATUS appMain (void)
{
……
/* Connect the ISR */
if (pciIntConnect (INUM_TO_IVEC (INT_NUM_IRQ0 dsp_intLine),(VOIDFUNCPTR)dspISR,0)= =ERROR)
……
/* Create some tasks */
if(taskSpawn("poop",100,0,2048,(FUNCPTR)poopClient,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0) = = ERROR)
……
if (taskSpawn("BDPRecv",80,0,2048,(FUNCPTR)BDPReceive,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0) = = ERROR)
……
if(taskSpawn("intProc20ms",70,0,2048,(FUNCPTR)intProc20ms,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0) = = ERROR)
……
if(taskSpawn("intProcGate",60,0,2048,(FUNCPTR)in
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