交互式應用一舉兩得 實(shí)時(shí)仿真與嵌入式系統并構

1、前言

對于程序開(kāi)發(fā)和許多交互式應用來(lái)說(shuō)，UNIX和Windows可以算是優(yōu)秀的操作系統。然而，它們都不適于實(shí)時(shí)應用。Tornado是美國 WindRiver公司為用戶(hù)提供的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺，VxWorks是Tornado的運行期組件，也是嵌入式行業(yè)應用最為廣泛的實(shí)時(shí)操作系統。 VxWorks的實(shí)時(shí)性做的非常好，其系統本身的開(kāi)銷(xiāo)很小，任務(wù)調度、任務(wù)間通信和中斷處理等系統公用程序精煉而高效，他們造成的延遲很短。 VxWorks提供的多任務(wù)機制對任務(wù)的控制采用了優(yōu)先級搶占調度和輪轉調度機制，也充分保證了可靠的實(shí)時(shí)性，使同樣的硬件配置能夠滿(mǎn)足更強的實(shí)時(shí)性要求，為應用的開(kāi)發(fā)留下更大的余地。

RTW(Real-Time Workshop)是Matlab圖形建模和仿真環(huán)境Simulink的一個(gè)重要的補充功能模塊，它是一個(gè)基于Simulink的代碼自動(dòng)生出環(huán)境，它能直接從Simulink的模型中產(chǎn)生優(yōu)化的、可移植的和個(gè)性化的代碼，并根據目標配置自動(dòng)生成多種環(huán)境下的程序。

RTW提供了幾個(gè)快速原型化的目標，其中包括提供了從Simulink模型到VxWorks應用代碼的自動(dòng)轉換接口Tornado Real-Time Target，可以讓用戶(hù)的模型在VxWorks上執行。

2、Tornado(VxWorks)實(shí)時(shí)目標運行時(shí)結構

開(kāi)發(fā)VxWorks實(shí)時(shí)應用系統的典型配置，如圖1所示：

圖1 VxWorks實(shí)時(shí)應用開(kāi)發(fā)的經(jīng)典配置

實(shí)時(shí)代碼在主機上，用Tornado提供的交叉編譯器編譯。通過(guò)RTW的Tornado實(shí)時(shí)目標生成目標文件(vxmodel.lo)，可通過(guò) Tornado集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的WindSh下載到VxWorks目標機。實(shí)時(shí)程序在VxWorks目標機上執行，通過(guò)IO設備和外部硬件交換數據，并保持和主機之間的相互通信。

實(shí)時(shí)程序運行在VxWorks目標機上，而Simulink運行在主機上。Simulink需要VxWorks目標機上運行的任務(wù)來(lái)處理通信過(guò)程。 Tornado(VxWorks)Real-Time Tartget生成如下VxWorks任務(wù)：一個(gè)用于和Simulink通信，其他用于完成模型功能[2]。

3、Tornado(VxWorks)實(shí)時(shí)目標的實(shí)現過(guò)程

3.1 實(shí)驗環(huán)境

我的實(shí)驗環(huán)境如下表：

表1 實(shí)驗環(huán)境3.2 實(shí)時(shí)目標的具體實(shí)現步驟

為了通過(guò)Real-Time Workshop實(shí)現和運行一個(gè)基于VxWorks的實(shí)時(shí)程序，用戶(hù)可按如下的步驟進(jìn)行：

(1) 在Matlab/Simulink下建立一個(gè)模型，這里以一個(gè)經(jīng)典的PID模型為例：

圖2 實(shí)驗所采用的經(jīng)典PID模型

模型采用外部工作模式(External Mode)，并設置Simulink Parameters對話(huà)框中的參數：