基于INtime的雷達(dá)實(shí)時(shí)操控顯示終端設(shè)計(jì)

摘要：為了兼顧雷達(dá)操控顯示終端的實(shí)時(shí)性能和強(qiáng)勁的圖形顯示能力，提出了基于INtime實(shí)時(shí)擴(kuò)展的雷達(dá)實(shí)時(shí)操控顯示終端設(shè)計(jì)方案。通過INtime實(shí)時(shí)進(jìn)程完成雷達(dá)實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)處理等實(shí)時(shí)任務(wù)，通過Windows進(jìn)程完成雷達(dá)數(shù)據(jù)等的快速顯示，利用INtime的共享內(nèi)存和信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩進(jìn)程之間的通信。經(jīng)過測試仿真及與雷達(dá)實(shí)裝的現(xiàn)場運(yùn)行，獲得了良好的效果，驗(yàn)證了該方案的適用性。

0 引言
雷達(dá)操控顯示終端作為雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分，用于雷達(dá)空情目標(biāo)顯示、數(shù)字原始視頻顯示、雷達(dá)控制、系統(tǒng)監(jiān)測等，隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和多功能需求的日益增強(qiáng)，將雷達(dá)的實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)處理等實(shí)時(shí)應(yīng)用集成在雷達(dá)的操控顯示終端中已日益成為趨勢，用戶的界面審美需求也對(duì)終端的圖形加速、多媒體以及三維場景的顯示性能提出更高的要求。目前，國內(nèi)外的雷達(dá)操控顯示終端產(chǎn)品很難同時(shí)滿足上述要求。通常實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為保證其實(shí)時(shí)性，對(duì)圖形的支持能力都較弱，一般只支持簡單的圖形顯示，目前尚沒有一款獨(dú)立的操作系統(tǒng)能夠既滿足實(shí)時(shí)性要求，又為用戶提供強(qiáng)有力的圖形處理支持。
為了兼顧雷達(dá)操控顯示終端的實(shí)時(shí)性能和強(qiáng)勁的圖形顯示能力，本文提出了一種在嵌入式Window XP(XPE)中基于INtime實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的雷達(dá)實(shí)時(shí)操控顯示終端設(shè)計(jì)方案。終端采用通用PC硬件平臺(tái)，利用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)INtime的實(shí)時(shí)性完成雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理任務(wù)，同時(shí)充分利用Windows操作系統(tǒng)強(qiáng)大的圖形界面功能，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)、狀態(tài)、原始視頻、電子地圖等顯示功能。

1 INtime實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)介紹
INtime是TenAsys公司為滿足Windows平臺(tái)上硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)嚴(yán)格的響應(yīng)時(shí)間要求而開發(fā)的一個(gè)實(shí)時(shí)子系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系如圖1所示。

INtime實(shí)時(shí)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)加載Windows操作系統(tǒng)時(shí)同時(shí)被加載，共享相同的CPU和中斷硬件，但在其他方面相互獨(dú)立。當(dāng)實(shí)時(shí)活動(dòng)必須發(fā)生時(shí)，計(jì)算機(jī)上下文將切換到該實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這些活動(dòng)完成后，計(jì)算機(jī)上下文將切換回Windows操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)進(jìn)程運(yùn)行在INtime內(nèi)核上，非實(shí)時(shí)進(jìn)程運(yùn)行在Windows內(nèi)核上。INtime為Windows進(jìn)程提供了擴(kuò)展函數(shù)庫(NTX API)，使Windows進(jìn)程能夠共享在實(shí)時(shí)內(nèi)核上創(chuàng)建的對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)Windows進(jìn)程和INtime進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)共享和同步。
INtime內(nèi)核提供了一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)的搶先式多任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，可支持256個(gè)線程優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的線程優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行，同一優(yōu)先級(jí)的線程采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。通過對(duì)線程賦予不同的優(yōu)先級(jí)，嚴(yán)格保證各個(gè)任務(wù)的先后執(zhí)行次序。在進(jìn)程通信和同步方面。INtime通過共享內(nèi)存與Windows進(jìn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過信號(hào)量進(jìn)行進(jìn)程的同步控制。INtime內(nèi)核提供了高精度的系統(tǒng)計(jì)時(shí)器，最高精度達(dá)100μs，可滿足大多數(shù)要求苛刻的應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)性要求。INtime支持多處理器系統(tǒng)，可以劃分出一個(gè)處理器為INtime操作系統(tǒng)及其實(shí)時(shí)進(jìn)程專用，提高了系統(tǒng)的可靠性。INtime還提供了與Windows環(huán)境兼容的實(shí)時(shí)編程接口，支持Win32的API，實(shí)現(xiàn)了一套實(shí)時(shí)擴(kuò)展函數(shù)，通過VC++編譯環(huán)境開發(fā)，具備良好的實(shí)時(shí)調(diào)試器。