基于G4平臺的嵌入式VxWorks系統(tǒng)在雷達信號處理中的應用

(1) 每一節(jié)點是獨立的， 包含大容量內存SDRAM (256 Mbyte) ， 16 Mbyte FLASH 用于存放系統(tǒng)B IT、用戶應用程序和常數(shù)表等；
(2)每一節(jié)點包含Xilinx 7410XC95144XV PLD中斷控制器，節(jié)點間可以相互發(fā)中斷請求和中斷回應，用于節(jié)點間通訊握手以及板內與板外間的通信握手；
(3) 每一節(jié)點包含RS232串口，用于對節(jié)點進行軟件調試；每一節(jié)點都有JTAG接口；節(jié)點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、或用戶根據(jù)需要進行擴展使用，峰值傳輸帶寬為1 056 Mbyte / s；節(jié)點3帶有32 bit/33MHz PCI總線，用于板間通信，或作其他擴展使用；
(4) 節(jié)點1 提供VME64、100BaseT Ethernet (通過CPC710 上的32 bit/33 MHz PC I總線) ； VME64與板外的進行通信，其峰值帶寬為80 Mbyte /s； Ethernet主要用來調試；可以單獨或多用戶同時對G4DSP板的每一個節(jié)點進行調試。
(5)節(jié)點間通過PC I橋互聯(lián)，通過PC I地址映射，每一節(jié)點都能“看見”對方的內存，能直接對其
他節(jié)點內存進行讀寫；支持DMA傳輸，完成點對點的高速數(shù)據(jù)傳輸。

G4平臺支持的軟件

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

(1) 支持風河公司的VxWorks/VxMP實時操作系統(tǒng)和VSPWorks DSP RTOS虛擬單處理器實時操作系統(tǒng)，開發(fā)人員面向單處理器系統(tǒng)編寫的源代碼，可在任意數(shù)量的處理器上執(zhí)行。VSPWorks會協(xié)調好處理器之間的一切通信機制，最多可以支持1 000個處理器；

(2)支持MPI軟件公司的VSI/Pro VSIPL和Dy 4Systems公司的IXLibs- AV數(shù)字信號處理庫，專門針對MPC7410進行優(yōu)化的數(shù)字信號處理算法庫，包括FFT、FIR濾波器和圖像處理函數(shù)等，執(zhí)行效率高。

(3) 節(jié)點間通信可以使用VxWorks實時操作系統(tǒng)中的共享內存組件VxMP。VxMP的數(shù)據(jù)結構駐留在所有CPU 的共享內存區(qū)域，最多支持20個CPU。MPI軟件公司的ChaMPIon/RT是一種實時消息傳遞接口標準，采用時間驅動、事件驅動、優(yōu)先權驅動編程模式和混合編程模式，并采用了面向對象編程技術，它使MP I/RTAPI更易于使用。也可以使用RadStone公司專門為G4平臺開發(fā)的消息傳遞接口RMP，充分利用硬件資源來進行消息傳遞，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間的通信、同步和互斥，執(zhí)行效率有所不同，都運行在VxWorks系統(tǒng)的應用層。

VxWorks實時操作系統(tǒng)的優(yōu)點

VxWorks是美國風河公司推出的一個具有微內核、可裁剪的高性能、強實時操作系統(tǒng)，它主要有以下的優(yōu)點：

(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，內核與硬件無關，支持許多種嵌入式芯片，只需開發(fā)與硬件有關的BSP包即可，用戶可以根據(jù)需要對VxWorks直接進行配置和修改；

(2)VxWorks 能快速高效地對多任務進行調度，支持中斷驅動的優(yōu)先級搶占式調度和時間片輪轉調度；任務間的通訊快速靈活，任務上下文切換快，切換時間確定；任務的狀態(tài)可以動態(tài)地改變，可以在任意時刻改變任務的優(yōu)先權、刪除任務等；任務也可以禁止由內核調度；中斷延遲時間短，延遲時間確定，是微秒級的； VxWorks系統(tǒng)任務和應用程序任務運行在SuperMode模式，系統(tǒng)調用開銷小；

(3)VxWorks系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性和可靠性，某一任務運行出錯，操作系統(tǒng)掛起當前出錯的任務，在系統(tǒng)中的其他任務繼續(xù)執(zhí)行，并可以恢復出錯的任務；

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

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

(6) 提供一個直觀的、可視化的、用戶可擴充的交叉集成開發(fā)環(huán)境Tornado；采用c / c + +語言進行開發(fā)，提供了高效交叉編譯器，編譯效率可達90%以上；Tornado IDE通過宿主機上的目標服務器與目標機的目標代理進行通信，可以靜態(tài)和動態(tài)地下載應用程序模塊；支持任務級和系統(tǒng)級調試；任務級調試，被調試的任務暫停執(zhí)行，其他任務繼續(xù)執(zhí)行，系統(tǒng)級調試每一個任務都停止執(zhí)行； Tornado IDE提供了多種純軟件調試工具:WindView (軟件邏輯分析儀)可以看到程序在動態(tài)運行時發(fā)生的情況，如任務的狀態(tài)、占用CPU的時間等； Browser定時采樣工具，把采樣后的數(shù)據(jù)(如任務隊列、堆棧、占用內存的大小等)進行分析。Tornado能準確定位開發(fā)的應用程序在硬件平臺上運行時的錯誤狀態(tài)，幫助開發(fā)者縮短開發(fā)周期；嵌入式VxWorks作為G4硬件平臺的操作系統(tǒng)是較好的選擇。