嵌入式操作系统在高速实时信号处理系统中的应用

　　现今的信号处理设备越来越复杂，不仅要求高速的处理能力，而且要求功能多样化，仅仅追求速度已经不能满足需求。尤其在复杂多变的环境中，要求信号处理机能够完成多种处理功能，并能方便灵活地切换工作模式。因此有必要发展一种可重构和可扩展的通用信号处理系统，能将信号处理机多功能化、模块化、标准化和通用化。将嵌入式操作系统与高速实时信号处理机结合，可以很好地实现这些要求。在雷达火控系统中，信号处理不仅需要很高的处理速度，而且要满足控制显示多方面的需求，如果没有操作系统，实现起来不仅复杂而且不便于系统的模块化和标准化。因此，采用实时操作系统VxWorks实现雷达系统的控制和显示功能。

　　VxWorks是一种类UNIX的高性能嵌入式实时操作系统，其中断响应速度是微秒级的。它是专门为实时嵌入式系统开发的操作系统，提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时系统资源及实时任务通信。VxWorks可以为各种CPU硬件平台提供统一的接口和一致的运行特征，这便于以后的系统移植和升级。基于以上优点，VxWorks广泛应用于航空、航天、医疗、通信、雷达和声纳等领域。

　　1 系统硬件设计与实现

　　本系统硬件基于6U的VME总线设计，由多个子模块组成，包括A/D采样板、信号处理板、定时接口板、嵌入式计算机VG4。

　　A/D采样板作为前端采集雷达的回波信号。它采用AD10242，采样率为32MHz，包含2个A/D变换器，可以对两路模拟信号作模数变换，输出2个12位的数据。由于采样的数据率远低于DSP的处理能力，所以通过大容量的FIFO对A/D采样的数据缓存，再以DMA的方式发送给DSP处理。为了满足要求，信号处理系统以流水的方式处理数据。通过链路口和总线使多片DSP进行数据传输，最后，由VG4显示目标检测结果。

　　VG4是SBS公司的一款专门针对工业控制设计的嵌入式计算机。VG4的处理器采用Motorola PowerPC 755，主频400MHz，拥有64MB SDRAM，16MB Flash用来固化操作系统和应用程序，而且提供了丰富的接口。VxWorks操作系统及其应用程序在VG4上运行。由于目标机VG4的资源有限，程序的开发由主机的交叉开发平台Tornado完成，通过串口和以太网下载目标代码并调试。程序开发完成后可以固化在目标机VG4的Flash上，这样系统每次启动就从Flash加载程序。操作系统应用程序的开发主要采用C语言。系统的数据流如图1所示。

　　1.1 定时接口板的设计

　　定时接口板对于整个系统实时稳定的工作起了关键作用。它产生的定时脉冲信号控制着发射接收机、A/D采样板、信号处理板和VG4。