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1、嵌入式系统在气浮转台无线测控实验中的应用研究嵌入式系统在气浮转台无线测控实验中的应用研究基于实时嵌入式系统的气浮转台无线测控通信子系统的软件和硬件设计摘要摘要: 从气浮转台的概念入手，以卫星气浮转台实验为背景, 介绍了基于实时嵌入式系统的气浮转台无线测控通信子系统的设计。使用VxWorks操作系统并对其进行简单的介绍和分析。对VxWorks中任务间通信与同步机制分析。利用VxWorks 操作系统实时性强、多任务调度的特点, 对转台上的串口数据采集、转台上下的无线网络通信进行了任务化编程。在线测试表明, 嵌入式实时操作系统VxWorks 可以合理而快速地对各任务进行实时而可靠的管理和调度, 嵌入
2、式系统可以出色地完成转台无线测控通信任务。关键词: 气浮转台 无线测控 VxWorks 嵌入式系统Application of embedded systemin wireless TT&C experiment with air- bearing turntableAbs tract : At the background of the experiment of satellite air - bearing turntable , the design of wireless TT&C sub - systembased on realtime embedded system is in
3、troduced in this paper. Uses the VxWorks operating system and carries on the simple introduction and the analysis for it. To VxWorks in duty correspondence and synchronized mechanism analysis. Using the characters of real - time and multi - task of VxWorks OS,tasks of serial data collection and wire
4、less LAN communication between turntable and main - control computer on the ground aremodularized. The On- line test indicts that VxWorks OS can manage and control every realtime task quickly and credibly, and embeddedsystem behaves well in wireless TT&C task.Key words : air- bearing turntable ; wir
5、eless LAN; VxWorks ; embedded system目录1. 嵌入式系统VxWorks的介绍 31.1. 嵌入式操作系统VxWorks的介绍 31.2. 嵌入式操作系统VxWorks中任务间通信与同步机制分析 81.3. 系统编程方法112基于VxWork的转台测控通信端软件开发15 2.1. 实时嵌入式操作系统VxWorks15 2.2. 测控系统软件设计15 2.2.1. 串口通信15 2.2.2. 网络通信173. 硬件实验环境21 3.1. 台上实验环境21 3.2. 台下实验环境21 3.3. 转台上下的通信链路214. 多任务调度测试225. 卫星气浮转台实验总
6、结23参考文献241. 嵌入式系统VxWorks的介绍1.1. 嵌入式操作系统VxWorks的介绍VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国的 F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年在火星表面登陆的火星探测器上也使
7、用到了VxWorks。 WRS(Wind River System) 公司是国际著名的嵌入式实时操作系统的供应商。其产品 VxWroks 早期运行在 VRTX 、 pSOS 及自身运行较慢的 WIND 内核等实时内核之上，从 5.0 发行起，不再支持别的内核，只运行自己的 WIND 内核（重写的 WIND 内核）。这个系统的基本设计思想是要充分利用 VxWORKS 和 Unix/Windows 的优点，使之与嵌入式软件相互补充达到最优。 Unix 和 Windows 虽然用户界面友好、开发工具丰富，但是由于嵌入式实时系统的时间、空间的局限性，他们不适用于实时应用开发。传统的实时操作系统提供的用
8、于开发的环境资源（非实时组件）又非常贫乏。 VxWORKS 使嵌入式系统开发人员能在嵌入开发环境下更好的使用 Unix/Windows 。 VxWORKS 能够一方面处理紧急的实时事务，另一方面，让主机用于程序开发和非实时的事务。开发者可以根据应用需要恰当地裁减 VxWORKS 。开发时可以包含附加的网络功能加速开发过程，在产品最终版本中，再去掉附加功能，节省系统资源。 WRS 公司还提供最新一代的 IDE- 主机上的集成开发环境 Tornado, 开发者通过 Tornado 来编辑、编译、连接和存储实时代码，但是实时代码的运行和调试都在 VxWORKS 上进行。最终生成的目标映像可以脱离主机
9、系统和网络，单独运行在 ROM 、磁盘（软 / 硬）或 FLASH 上。主机系统和 VxWORKS 可以在一个混合应用中共同工作：通过网络联接，主机使用 VxWORKS 系统作为实时服务器。 1995 年开发出的 Tornado ，赢得电子设计新闻该年度的“嵌入式开发软件创新奖“（ Electronic Design News “Embedded Development Software Innovation of the Year” award ） 9 。 2 特点 支持多种硬件环境 VxWORKS 操作系统支持的 CPU 包括： Power PC 、 68K 、 CPU32 、 Space
10、 、 i960 、 x86 、 Mips 等等；同时支持 RISC 、 DSP 技术。 微内核结构，任务间切换时间短，中断延迟小，网络流量大。 较好的可剪裁能力，可裁减组件超过 80 个，用户通过交叉开发环境方便地进行配置。 支持应用程序的动态连接和动态下载，使开发者省去了每次调试都将应用程序与操作系统内核进行连接和下载的步骤，缩短了编辑 / 调试的周期。 较好的兼容性：兼容 POSIX1003.1b 标准（ Portable Operating System Interface for computer Environments,= Portable Operating System UNI
11、X ， IEEE 1003.1 ） 。 高可靠性、高可用性、高安全性。 3 组成 VxWORKS 包括进程管理、存储管理、设备管理、文件系统管理、网络协议及系统应用等部分，占用很小的存储空间，支持高度裁减，保证系统能以较高的效率运行。 VxWORKS 体系结构如图 1.5 所示 91059 。 VxWORKS 包括以下部分： Wind 内核 Wind 内核包括基于优先级的抢占式多任务调度机制、任务间的同步和进程间的通讯机制以及中断处理、看门狗和内存管理机制。不仅提供多种信号量支持任务间同步和互斥的机制，而且提供消息队列、管道、套接字和信号等机制支持进程间通信。 I/O 系统 VxWORKS 提供了快速灵活的与 ANSI C 兼容的 I/O 系统，包括 UNIX 标准的缓冲 I/O 和 POSIX
