基于VxWorks目標跟蹤系統(tǒng)的接口板設(shè)計

　1 前言

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

2 目標自動跟蹤系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計

在基于 VxWorks嵌入式系統(tǒng)下，根據(jù)坦克目標自動跟蹤系統(tǒng)的總體技術(shù)要求，需要完成 I/O板硬件結(jié)構(gòu)電路的設(shè)計；PCI9054的配置；接口驅(qū)動程序的編寫以及系統(tǒng)主程序的設(shè)計，實現(xiàn)目標自動跟蹤計算機與坦克火控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信。

下面就坦克目標自動跟蹤系統(tǒng)總體設(shè)計進行論述。坦克目標自動跟蹤系統(tǒng)包括通用視頻跟蹤器的所有功能，系統(tǒng)硬件由跟蹤器主機、瞄準線功率驅(qū)動模塊、視場圖像及相關(guān)信息顯示器、前端圖像采集系統(tǒng)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；瞄準線驅(qū)動控制模塊主要對跟蹤器主機輸出的控制信號進行功率放大來驅(qū)動瞄準線；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(tǒng)主要指火控系統(tǒng)光學改造部件及圖像采集器 CCD；連接電纜用于實現(xiàn)目標自動跟蹤系統(tǒng)各部件的信號連接。坦克目標自動跟蹤系統(tǒng)組成如圖1：

從圖 1中可知，系統(tǒng)通信與控制模塊（亦稱 I/O板）是通用型的目標自動跟蹤器與火控系統(tǒng)相連接的橋梁，在目標自動跟蹤火控系統(tǒng)中具有極其重要的作用。它要求實時處理 DSP板傳送的目標現(xiàn)在點和瞄準線中心的偏差量，最終轉(zhuǎn)化為對瞄準線的控制量。將瞄準線控制量傳送給瞄準線驅(qū)動控制模塊，實現(xiàn)高精度控制瞄準線，使之始終對準目標。

3 在 VxWorks下的驅(qū)動程序設(shè)計 　　

3.1設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計與實現(xiàn) 　　

應(yīng)用程序必須通過驅(qū)動程序才能與硬件進行數(shù)據(jù)通信，而驅(qū)動程序的編寫與操作系統(tǒng)密切相關(guān)。在 VxWorks操作系統(tǒng)中， BSP板級支持包向 VxWorks提供與硬件環(huán)境的接口，負責完成加電時的硬件初始化、為 VxWorks訪問硬件驅(qū)動程序提供支持、將 VxWorks中與硬件有關(guān)以及與硬件無關(guān)的軟件進行集成。因此在 VxWorks下編寫驅(qū)動程序時首先要對 BSP進行修改配置。根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況需要修改 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(shè)備驅(qū)動程序有查詢方式和中斷方式二種。無論采用哪一種方式，設(shè)備驅(qū)動程序的基本流程都是相同的，如圖 2：

　　從圖 2中可以看出，編寫設(shè)備驅(qū)動程序的第一步是獲取硬件接口參數(shù)，包括內(nèi)存映射地 址、I/O端口和系統(tǒng)中斷控制器的輸入(IRQ)。獲取這些參數(shù)的方法由硬件的接口方式?jīng)Q定。例如，PCI總線作為一種即插即用的總線結(jié)構(gòu)，在 BIOS和操作系統(tǒng)的支持下，能夠自動為設(shè)備分配合適的硬件接口參數(shù)。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};