3 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)

　　VG4軟件開發(fā)主要分為操作系統(tǒng)的配置生成和應用程序的開發(fā)兩部分。操作系統(tǒng)的生成主要是對BSP的配置和對VxWorks組件進行裁剪。在應用程序的開發(fā)中，為了滿足實時性要求，應對任務進行合理劃分，使程序達到多任務并行操作。

　　任務劃分需要遵循以下原則：

　?。?）功能內(nèi)聚性。對于功能聯(lián)系比較緊密的各工作可以用一個任務來運行。如果用多個任務進行相互之間的消息通信，將會影響系統(tǒng)效率。

　?。?）時間緊迫性。對于實時性要求比較高的任務，以高優(yōu)先級運行，以保證事件的實時響應。

　?。?）周期執(zhí)行原則。對于一個需要周期性執(zhí)行的工作，應作為一個獨立的模塊完成。

　　3.1 操作系統(tǒng)的配置

　　在嵌入式操作系統(tǒng)上進行開發(fā)要滿足實時性和資源有限性的要求，因此與通用操作系統(tǒng)存在差異。在生成操作系統(tǒng)時剪裁不需要的組件，添加需要的組件，使系統(tǒng)盡量精簡。操作系統(tǒng)及其應用程序主要運行在內(nèi)存中，操作系統(tǒng)太大會占用很多的內(nèi)存空間。應用程序運行時要對每個任務分配合適的內(nèi)存。為了滿足實時性，內(nèi)存分配要盡可能快，因此不采用通用操作系統(tǒng)中復雜而完善的內(nèi)存分配策略，而采用簡單、快速的內(nèi)存分配方案。如果系統(tǒng)對于實時性和可靠性的要求極高，不能容忍一點延時或者一次分配失敗，最好采用靜態(tài)分配方案，也就是在程序編譯時所需要的內(nèi)存都已經(jīng)分配好了。例如，火星探測器上的嵌入式系統(tǒng)就必須采用靜態(tài)分配方案。

　　雷達系統(tǒng)對實時性要求很高，所以本系統(tǒng)盡量采用靜態(tài)分配方案。但是VG4內(nèi)存有限，在一些子任務中也采用動態(tài)分配方案。這里VxWorks采用First Fit的內(nèi)存動態(tài)分配方式，當系統(tǒng)需要動態(tài)分配內(nèi)存時，可以保證在很短的時間內(nèi)分配。但是采用這種方式容易產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片，而VxWorks沒有清除碎片的功能，因此對系統(tǒng)動態(tài)分配內(nèi)存要非常小心。

　　根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況，接口板傳給VG4的信處檢測結(jié)果數(shù)據(jù)量基本不變，對于這批數(shù)據(jù)可以以另一種方式存儲。通過修改BSP的配置，從RAM中分配一塊用戶保留的存儲區(qū)域。這塊存儲區(qū)是用戶專用的，不會被系統(tǒng)覆蓋。用戶可以通過絕對地址對其進行讀寫。具體方法是設置RAM布局中User reserved區(qū)域，系統(tǒng)默認為0，設置這塊RAM使之滿足原始數(shù)據(jù)的大小。

　　3.2 應用程序的設計

　　應用程序運行在VxWorks操作系統(tǒng)上，其功能包括對系統(tǒng)初始化、根據(jù)輸入命令對各模塊進行控制及實時顯示信號處理結(jié)果。存在著如下幾類數(shù)據(jù)通信：VG4向定時接口板傳送控制參數(shù)，讀取定時接口板中存儲的信處檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，響應外部中斷，顯示目標信息以及獲得外部輸入的控制信息?？紤]到C語言的平臺無關性和代碼簡介高效性，應用程序采用C語言編寫。

　　系統(tǒng)劃分為6個任務：（1）系統(tǒng)監(jiān)控：啟動和監(jiān)控其他任務。（2）數(shù)據(jù)傳輸：響應VME中斷，與定時接口板進行數(shù)據(jù)通信。（3）數(shù)據(jù)處理：對信處檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進行處理，扣除虛假目標并轉(zhuǎn)換格式以方便顯示。（4）終端顯示：顯示檢測目標結(jié)果和系統(tǒng)狀態(tài)信息到屏幕。（5）指令控制：響應控制開關的命令和獲取慣導數(shù)據(jù)。（6）錯誤處理：對出現(xiàn)錯誤的任務做出響應的處理，并在終端顯示。

　　中斷服務程序響應定時VME7號中斷，程序如下：

　　圖4顯示了各任務的優(yōu)先級。從中可以看到中斷服務程序的優(yōu)先級最高，因為實時系統(tǒng)要及時響應外部中斷信號。

　　指令控制任務首先獲取外部開關命令和慣導數(shù)據(jù)，以消息的形式發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸任務。當中斷來臨時，中斷服務程序馬上釋放同步信號量 syncSemId。數(shù)據(jù)傳輸任務一直等待這個信號量，當獲取到這個信號量時，立即把從指令控制任務收到的消息轉(zhuǎn)換成模式字寫到接口板的雙口RAM中，接著讀取信處檢測結(jié)果數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理子任務獲取同步信號量syncSemId2后對收到的信處檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進行處理，這一任務最耗時。終端顯示任務以消息的形式接收上一任務的處理結(jié)果，并顯示處理結(jié)果及系統(tǒng)目前的運行狀態(tài)信息。信號量廣泛應用于同步和對臨界資源的保護，信號量的建立如下：

　　系統(tǒng)監(jiān)控任務包括初始化各任務及實時監(jiān)控各任務運行是否正常。當檢測到某任務運行不正常時，啟動錯誤處理任務。錯誤處理任務根據(jù)情況給予相應處理，并在終端顯示。當系統(tǒng)發(fā)生嚴重錯誤時，系統(tǒng)會自動重啟。

　　本文設計的信號處理機主要應用于直升機火控系統(tǒng)，現(xiàn)已經(jīng)過驗收，各項指標符合要求。隨著設計的改進，系統(tǒng)功能將進一步完善，結(jié)構(gòu)會更加通用模塊化，從而實現(xiàn)不改變整個硬件系統(tǒng)平臺，只對程序進行相應的修改，便可應用于其他領域的信號處理系統(tǒng)中。