基于XScale處理器的天線控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　天線控制系統(tǒng)功能復(fù)雜、任務(wù)繁多，且各個任務(wù)之間需要進行信息交流，彼此聯(lián)系，互為因果。利用多任務(wù)機制對各個功能進行管理調(diào)度，保證了系統(tǒng)的實時性和可靠性。

　　對本系統(tǒng)而言，任務(wù)劃分實際上就是對天線控制系統(tǒng)的工作流程做一個分解，使其每一動作都對應(yīng)在一個任務(wù)中實現(xiàn)，由動作的執(zhí)行順序確定多任務(wù)中每一任務(wù)的優(yōu)先級。系統(tǒng)進入開機狀態(tài)后，通過選擇輸入衛(wèi)星參數(shù)（衛(wèi)星參數(shù)信息固化在程序中），系統(tǒng)開始初始化。通過串口提取GPS提供的有用信息，通過姿態(tài)解算計算出天線的初始對星角度，并在基準(zhǔn)確定的基礎(chǔ)上進行角度修正，通過嵌入式控制系統(tǒng)驅(qū)動完成初始對星。在對星狀態(tài)完成之后，開始進行電平搜索，得到準(zhǔn)確的天線指向并鎖定該位置，之后系統(tǒng)進入自動跟蹤狀態(tài)，同時陀螺進入閉環(huán)工作狀態(tài)。

2.3 Windows CE移植

　　引導(dǎo)加載程序（Boot Loader）是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序。雖然在Boot Loader中并不嚴(yán)格規(guī)定如何獲得操作系統(tǒng)映像，但絕大多數(shù)Boot Loader都會從開發(fā)機下載映像到目標(biāo)機，然后把映像放到內(nèi)存里執(zhí)行。在所有下載映像的Boot Loader中，通過以太網(wǎng)進行下載的Boot Loader占絕大多數(shù)，稱為Etherent Boot Loader，簡稱EBoot。在本系統(tǒng)中，EBoot主要有以下功能：

　　1、初始化目標(biāo)硬件設(shè)備，包括初始化內(nèi)存、中斷控制器、時鐘和MMU等；

　　2、控制啟動過程，提供簡單的菜單與用戶交互，讓用戶選擇啟動過程；

　　3、下載并執(zhí)行操作系統(tǒng)映像。

　　總體而言，EBoot的唯一目標(biāo)就是加載并執(zhí)行操作系統(tǒng)映像。因此，Boot Loader必須在OS被下載前就先安裝在目標(biāo)機上，并與Platform Builder交互。

　　在ARM/ XScale系統(tǒng)中，我們使用JTAG將Boot Loader程序燒寫到Flash存儲器中，待系統(tǒng)加電或重置時自動執(zhí)行。

　　2.4 軟件開發(fā)與調(diào)試

　　基于Windows CE設(shè)備的開發(fā)過程是由不斷修改、增加配置特征、構(gòu)建、下載、調(diào)試等組成的一個遞歸開發(fā)過程。每當(dāng)在Platform Builder中添加或修改一個特征時，都必須重新構(gòu)建操作系統(tǒng)映像，并將它下載到目標(biāo)設(shè)備硬件上進行執(zhí)行和調(diào)試。一旦完成操作系統(tǒng)配置，我們就可以利用Platform Builder提供的導(dǎo)出SDK工具，為應(yīng)用程序開發(fā)者導(dǎo)出一個定制的SDK，應(yīng)用程序?qū)?dǎo)出的 SDK安裝到eMbedded Visual C++ 4.0后，就可以為特定的硬件平臺開發(fā)應(yīng)用程序，并在特定硬件上進行調(diào)試和測試了。

　　在天線控制系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，采用多線程、分時共享技術(shù)，根據(jù)任務(wù)規(guī)劃流程建立多任務(wù)和用戶應(yīng)用程序，具體劃分如下模塊：用戶界面線程、信號采集線程、數(shù)據(jù)處理線程、初始對準(zhǔn)線程、動態(tài)跟蹤線程、狀態(tài)判斷線程、衛(wèi)星搜索線程、穩(wěn)定控制線程。相關(guān)算法集合在各個任務(wù)之中。

　　軟件移植主要包括Windows CE操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼定制、裁剪，實現(xiàn)其核心代碼在XScale處理器上的移植，針對系統(tǒng)實際需求對Windows CE進行操作系統(tǒng)本身的功能擴展，并移植到硬件平臺，實現(xiàn)天線的每一步具體動作。主要實現(xiàn)“陀螺閉環(huán)穩(wěn)定+程序跟蹤+步進跟蹤”控制跟蹤方案的算法實現(xiàn)與優(yōu)化，并把用C++語言實現(xiàn)的控制程序移植到XScale處理器上，最后基于Windows CE建立完整實用的RTOS對天線控制系統(tǒng)進行控制。

　　3 結(jié)束語

　　基于Intel XScale PXA255處理器作為硬件設(shè)計、移植Windows CE操作系統(tǒng)并在天線控制系統(tǒng)整體方案的基礎(chǔ)上，開發(fā)了天線控制系統(tǒng)的多任務(wù)軟件系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，為日后的擴展、移植和維護工作提供了方便。同時表明，應(yīng)用嵌入式實時操作系統(tǒng)Windows CE開發(fā)天線控制系統(tǒng)軟件能夠有效地降低軟件設(shè)計的復(fù)雜度，顯著提高軟件的可靠性和運行效率。該設(shè)計方案在實際中有很好的應(yīng)用前景。