基于G4平臺的嵌入式VxWorks系統在雷達信號處理中的應用

(1) 每一節點(diǎn)是獨立的， 包含大容量?jì)却鍿DRAM (256 Mbyte) ， 16 Mbyte FLASH 用于存放系統B IT、用戶(hù)應用程序和常數表等；
(2)每一節點(diǎn)包含Xilinx 7410XC95144XV PLD中斷控制器，節點(diǎn)間可以相互發(fā)中斷請求和中斷回應，用于節點(diǎn)間通訊握手以及板內與板外間的通信握手；
(3) 每一節點(diǎn)包含RS232串口，用于對節點(diǎn)進(jìn)行軟件調試；每一節點(diǎn)都有JTAG接口；節點(diǎn)2 和4提供了64 bit/66MHz PMC (PMC - IEEE P1386. 1) ，它是一種高速的、工業(yè)標準的擴展PCI接口，可以用于擴展為圖形卡、板間通信卡、高速通信(ATM、ISDN等)卡、多媒體、或用戶(hù)根據需要進(jìn)行擴展使用，峰值傳輸帶寬為1 056 Mbyte / s；節點(diǎn)3帶有32 bit/33MHz PCI總線(xiàn)，用于板間通信，或作其他擴展使用；
(4) 節點(diǎn)1 提供VME64、100BaseT Ethernet (通過(guò)CPC710 上的32 bit/33 MHz PC I總線(xiàn)) ； VME64與板外的進(jìn)行通信，其峰值帶寬為80 Mbyte /s； Ethernet主要用來(lái)調試；可以單獨或多用戶(hù)同時(shí)對G4DSP板的每一個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行調試。
(5)節點(diǎn)間通過(guò)PC I橋互聯(lián)，通過(guò)PC I地址映射，每一節點(diǎn)都能“看見(jiàn)”對方的內存，能直接對其
他節點(diǎn)內存進(jìn)行讀寫(xiě)；支持DMA傳輸，完成點(diǎn)對點(diǎn)的高速數據傳輸。

G4平臺支持的軟件

G4平臺的軟件支持是開(kāi)放和獨立的，不局限于某一種操作系統和某一種信號處理庫，為最大限度地保護用戶(hù)的軟件投資并快速上手開(kāi)發(fā)應用程序，有利于算法的開(kāi)發(fā)。

(1) 支持風(fēng)河公司的VxWorks/VxMP實(shí)時(shí)操作系統和VSPWorks DSP RTOS虛擬單處理器實(shí)時(shí)操作系統，開(kāi)發(fā)人員面向單處理器系統編寫(xiě)的源代碼，可在任意數量的處理器上執行。VSPWorks會(huì )協(xié)調好處理器之間的一切通信機制，最多可以支持1 000個(gè)處理器；

(2)支持MPI軟件公司的VSI/Pro VSIPL和Dy 4Systems公司的IXLibs- AV數字信號處理庫，專(zhuān)門(mén)針對MPC7410進(jìn)行優(yōu)化的數字信號處理算法庫，包括FFT、FIR濾波器和圖像處理函數等，執行效率高。

(3) 節點(diǎn)間通信可以使用VxWorks實(shí)時(shí)操作系統中的共享內存組件VxMP。VxMP的數據結構駐留在所有CPU 的共享內存區域，最多支持20個(gè)CPU。MPI軟件公司的ChaMPIon/RT是一種實(shí)時(shí)消息傳遞接口標準，采用時(shí)間驅動(dòng)、事件驅動(dòng)、優(yōu)先權驅動(dòng)編程模式和混合編程模式，并采用了面向對象編程技術(shù)，它使MP I/RTAPI更易于使用。也可以使用RadStone公司專(zhuān)門(mén)為G4平臺開(kāi)發(fā)的消息傳遞接口RMP，充分利用硬件資源來(lái)進(jìn)行消息傳遞，是一種低消耗、高效的消息傳遞方式。它們主要用于不同處理器上不同任務(wù)間的通信、同步和互斥，執行效率有所不同，都運行在VxWorks系統的應用層。

VxWorks實(shí)時(shí)操作系統的優(yōu)點(diǎn)

VxWorks是美國風(fēng)河公司推出的一個(gè)具有微內核、可裁剪的高性能、強實(shí)時(shí)操作系統，它主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)VxWorks具有高度可剪裁的微內核結構，需極少的RAM空間和ROM空間，內核與硬件無(wú)關(guān)，支持許多種嵌入式芯片，只需開(kāi)發(fā)與硬件有關(guān)的BSP包即可，用戶(hù)可以根據需要對VxWorks直接進(jìn)行配置和修改；

(2)VxWorks 能快速高效地對多任務(wù)進(jìn)行調度，支持中斷驅動(dòng)的優(yōu)先級搶占式調度和時(shí)間片輪轉調度；任務(wù)間的通訊快速靈活，任務(wù)上下文切換快，切換時(shí)間確定；任務(wù)的狀態(tài)可以動(dòng)態(tài)地改變，可以在任意時(shí)刻改變任務(wù)的優(yōu)先權、刪除任務(wù)等；任務(wù)也可以禁止由內核調度；中斷延遲時(shí)間短，延遲時(shí)間確定，是微秒級的； VxWorks系統任務(wù)和應用程序任務(wù)運行在SuperMode模式，系統調用開(kāi)銷(xiāo)??；

(3)VxWorks系統具有很好的穩定性和可靠性，某一任務(wù)運行出錯，操作系統掛起當前出錯的任務(wù)，在系統中的其他任務(wù)繼續執行，并可以恢復出錯的任務(wù)；

( 4)VxWorks具有靈活方便的I/O系統，驅動(dòng)程序可以在用戶(hù)的任務(wù)堆棧中運行，用戶(hù)可以隨意地添加設備的驅動(dòng)程序，既可在VxWorks啟動(dòng)時(shí)添加設備的驅動(dòng)程序，也可在應用程序任務(wù)中隨時(shí)添加和刪除設備驅動(dòng)程序；

(5)VxWorks 支持強大的網(wǎng)絡(luò )功能，提供了TCP /IP協(xié)議、UDP / IP、FTP和TFTP服務(wù)器以及遠程過(guò)程調用RPC等，可以用于宿主機和目標機的調試或其他的網(wǎng)絡(luò )通信，通過(guò)TCP / IP支持多宿主機對同一個(gè)目標機進(jìn)行程序下載、調試，在G4平臺上可以配置成同一宿主機對多個(gè)CPU進(jìn)行程序下載、調試；

(6) 提供一個(gè)直觀(guān)的、可視化的、用戶(hù)可擴充的交叉集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Tornado；采用c / c + +語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，提供了高效交叉編譯器，編譯效率可達90%以上；Tornado IDE通過(guò)宿主機上的目標服務(wù)器與目標機的目標代理進(jìn)行通信，可以靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地下載應用程序模塊；支持任務(wù)級和系統級調試；任務(wù)級調試，被調試的任務(wù)暫停執行，其他任務(wù)繼續執行，系統級調試每一個(gè)任務(wù)都停止執行； Tornado IDE提供了多種純軟件調試工具:WindView (軟件邏輯分析儀)可以看到程序在動(dòng)態(tài)運行時(shí)發(fā)生的情況，如任務(wù)的狀態(tài)、占用CPU的時(shí)間等； Browser定時(shí)采樣工具，把采樣后的數據(如任務(wù)隊列、堆棧、占用內存的大小等)進(jìn)行分析。Tornado能準確定位開(kāi)發(fā)的應用程序在硬件平臺上運行時(shí)的錯誤狀態(tài)，幫助開(kāi)發(fā)者縮短開(kāi)發(fā)周期；嵌入式VxWorks作為G4硬件平臺的操作系統是較好的選擇。