实时操作系统VxWorks在跟踪雷达系统中的应用设计分析

跟踪雷达在跟踪高速目标时，需要有足够快的反应速度，这不仅对它自身的硬件系统的实时性要求较高，而且对相应软件系统的实时性要求也较高。用实时操作系统VxWorks作为跟踪雷达系统中的操作系统，可以满足软件对实时性的需求。
　　本系统中，跟踪雷达各分机设备在相应处理计算机、控制计算机控制下协调工作，完成对目标的跟踪和测量雷达的引导，各分控计算机之间通过以太网接口相互通讯。跟踪雷达软件按功能分为主控、显示、信号处理、伺服控制、高频控制、光电控制六个子系统，分别对应不同的计算机。其中主控、信号处理、伺服控制、高频控制、光电控制子系统上都使用VxWorks操作系统，如图1所示。
　　
　　1 VxWorks简介
　　目前市场上比较著名的实时操作系统有：VxWorks、pSoS、Nucleus、VRTX、Windows CE、Palm OS、QNX、PowerTV、JavaOS、LynxOS等。其中，VxWorks是美国WRS（Wind River System）公司推出的一个具有微内核、可裁剪的高性能强实时操作系统，在实时操作系统市场上处于领导地位。它在航空、广播、运输、医疗、自动化生产和科学研究等领域中有着广泛的应用，尤其是在国防和军事上一些高精尖技术及实时性要求极高的领域中，体现出了其优越的性能。在1997年4月发射的火星探测器上也使用到了VxWorks。
　　（1）VxWorks的主要特点
　　VxWorks具有高度可剪裁的微内核结构，它需要的存储器空间大约为8KB～488KB（ROM）、620B～29.3KB（RAM）。可见VxWorks有着极好的可伸缩性，用户可以利用工具或直接修改内核源文件来配置内核。VxWorks能进行高效的多任务调度，它支持中断驱动的优先级抢占式调度和时间片轮转调度，并具有确定的、快速的上下文切换能力，确定的、微秒级的中断延迟时间。这些使得内核具有非常强的实时性。
　　（2）VxWorks应用程序开发
　　除了性能出众的操作系统外，WRS公司还提供了优秀的实时操作系统开发工具Tornado。Tornado包含三个高度集成的组件：Tornado工具，一套强大的交叉开发工具;VxWorks实时操作系统;一整套主机-目标间的通讯选项，例如以太网、串行线路、在电路仿真（ICE）和ROM仿真等。
　　图2是Tornado开发系统组成框图，左边的框代表Tornado集成开发环境，它运行在开发主机上，可以基于WIN9x、WINNT、DIGITAL UNIX 等主机操作系统。本文介绍的内容都是基于WIN9x系统的。右边的框代表目标机，目标机支持的CPU类型有MC680x0、PowerPc、SPARC、SPARClite、i960、x86、R3000、R4000、R4650等。 目标机上运行VxWorks实时操作系统，其上层运行用户应用程序。