基于VxWorks目標跟蹤系統的接口板設計

　1 前言

　　由于目前發(fā)展現代化的坦克火控系統已成為充分發(fā)揮坦克火力，提高戰場(chǎng)生存能力的最有效途徑之一。隨著(zhù)嵌入式系統的發(fā)展，VxWorks操作系統以其良好的有效性、可裁減性、互操作性、可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應用在高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中。因此基于 VxWorks嵌入式操作系統的目標自動(dòng)跟蹤技術(shù)的研究已經(jīng)成為提高坦克火控系統性能研究的主要方向。本文以研制坦克目標自動(dòng)跟蹤系統信息處理平臺為背景，設計了基于 VxWorks的目標自動(dòng)跟蹤系統的 PCI總線(xiàn)接口板，實(shí)現了坦克火控計算機與坦克火控系統之間的數據通信。其中以橋接芯片 PCI9054為核心的設計尤為重要。使目標自動(dòng)跟蹤系統具備了能夠捕獲和跟蹤較復雜背景下的無(wú)偽裝的坦克和裝甲車(chē)的能力，以及在跟蹤狀態(tài)下出現目標被遮擋時(shí)，系統進(jìn)入記憶跟蹤狀態(tài)的能力。

2 目標自動(dòng)跟蹤系統的硬件電路設計

在基于 VxWorks嵌入式系統下，根據坦克目標自動(dòng)跟蹤系統的總體技術(shù)要求，需要完成 I/O板硬件結構電路的設計；PCI9054的配置；接口驅動(dòng)程序的編寫(xiě)以及系統主程序的設計，實(shí)現目標自動(dòng)跟蹤計算機與坦克火控系統之間的數據通信。

下面就坦克目標自動(dòng)跟蹤系統總體設計進(jìn)行論述。坦克目標自動(dòng)跟蹤系統包括通用視頻跟蹤器的所有功能，系統硬件由跟蹤器主機、瞄準線(xiàn)功率驅動(dòng)模塊、視場(chǎng)圖像及相關(guān)信息顯示器、前端圖像采集系統和連接電纜等幾部分組成。跟蹤器主機由主機板、 DSP板、圖像圖形板、I/O板、電源板和機箱、無(wú)源底板、插接件組成，主要完成圖像采集、處理并輸出控制；瞄準線(xiàn)驅動(dòng)控制模塊主要對跟蹤器主機輸出的控制信號進(jìn)行功率放大來(lái)驅動(dòng)瞄準線(xiàn)；顯示器用于顯示視野圖像及相關(guān)信息；前端圖像采集系統主要指火控系統光學(xué)改造部件及圖像采集器 CCD；連接電纜用于實(shí)現目標自動(dòng)跟蹤系統各部件的信號連接。坦克目標自動(dòng)跟蹤系統組成如圖1：

從圖 1中可知，系統通信與控制模塊（亦稱(chēng) I/O板）是通用型的目標自動(dòng)跟蹤器與火控系統相連接的橋梁，在目標自動(dòng)跟蹤火控系統中具有極其重要的作用。它要求實(shí)時(shí)處理 DSP板傳送的目標現在點(diǎn)和瞄準線(xiàn)中心的偏差量，最終轉化為對瞄準線(xiàn)的控制量。將瞄準線(xiàn)控制量傳送給瞄準線(xiàn)驅動(dòng)控制模塊，實(shí)現高精度控制瞄準線(xiàn)，使之始終對準目標。

3 在 VxWorks下的驅動(dòng)程序設計 　　

3.1設備驅動(dòng)程序的設計與實(shí)現 　　

應用程序必須通過(guò)驅動(dòng)程序才能與硬件進(jìn)行數據通信，而驅動(dòng)程序的編寫(xiě)與操作系統密切相關(guān)。在 VxWorks操作系統中， BSP板級支持包向 VxWorks提供與硬件環(huán)境的接口，負責完成加電時(shí)的硬件初始化、為 VxWorks訪(fǎng)問(wèn)硬件驅動(dòng)程序提供支持、將 VxWorks中與硬件有關(guān)以及與硬件無(wú)關(guān)的軟件進(jìn)行集成。因此在 VxWorks下編寫(xiě)驅動(dòng)程序時(shí)首先要對 BSP進(jìn)行修改配置。根據本系統的實(shí)際情況需要修改 config.h頭文件： 　　

#define DEFAULT_BOOT_LINE fei(0,0)host: VxWorks h=172.16.21.100 e=172.16.21.253 u=chb pw=123456在 VxWorks中，設備驅動(dòng)程序有查詢(xún)方式和中斷方式二種。無(wú)論采用哪一種方式，設備驅動(dòng)程序的基本流程都是相同的，如圖 2：

　　從圖 2中可以看出，編寫(xiě)設備驅動(dòng)程序的第一步是獲取硬件接口參數，包括內存映射地 址、I/O端口和系統中斷控制器的輸入(IRQ)。獲取這些參數的方法由硬件的接口方式?jīng)Q定。例如，PCI總線(xiàn)作為一種即插即用的總線(xiàn)結構，在 BIOS和操作系統的支持下，能夠自動(dòng)為設備分配合適的硬件接口參數。其部分程序代碼如下： 　　

1) 定義常量和全局變量 #define PCI9054_DEVICE_ID 0x9054 #define PCI9054_VENDOR_ID 0x10B5 #define PCI9054_MEMSIZE 0x00001000 #define PCI9054_INIT_STATE_MASK (VM_STATE_MASK_VALID | VM_STATE_MASK_WRITABLE | VM_STATE_MASK_CACHEABLE) #define PCI9054_INIT_STATE (VM_STATE_ VALID | VM_STATE_ WRITABLE | VM_STATE_ CACHEABLE_NOT) Typedef struct pci9054Info { UNIT pciBus,pciDevice,pciFunc; Char irq; }PCI9054_INFO; LOCAL PCI9054_INFO pci9054InfoTable={-1,-1,-1,-1};