【正文】 PowerPC 執(zhí)行高層代碼，RISC 處理實(shí)際通信的底層通信功能。兩個(gè)處理器主要是通過內(nèi)部存儲(chǔ)空間相互配合工作。當(dāng) MPC860 接收數(shù)據(jù)時(shí)，串行 DMA 從通行設(shè)備接收數(shù)據(jù)并放入存儲(chǔ)器中；發(fā)送數(shù)據(jù)順序相反，串行 DMA 從存儲(chǔ)器中取數(shù)據(jù)，送到通信設(shè)備，串行 DMA 只服務(wù)CPM 的 RISC，但是兩個(gè)虛擬 IDMA 可以為用戶 DMA 所用。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。VxWorks 是一種功能強(qiáng)大而且比較復(fù)雜的操作系統(tǒng)，包括了進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及系統(tǒng)應(yīng)用等幾個(gè)部分。所以，僅僅依靠人工編程調(diào)試，很難發(fā)揮它的功能并設(shè)計(jì)出可靠、高效的嵌入式系統(tǒng)，必須要有與之相適應(yīng)的開發(fā)工具。VxWorks 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)包括微內(nèi)核 wind、高級的網(wǎng)絡(luò)支持、強(qiáng)有力的文件系統(tǒng)和 I/O 管理、C++和其他標(biāo)準(zhǔn)支持等核心功能。VxWorks 操作系統(tǒng)的基本構(gòu)成部件主要有以下五個(gè)部分：? 板級支持包 BSP(Board Support Package)PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)19? 微內(nèi)核 wind? 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)? 文件系統(tǒng)? I/O 系統(tǒng)1) 板級支持包（BSP）板級支持包是運(yùn)行的任何目標(biāo)板都需要的。每個(gè)板級支持包包括一個(gè) ROM 啟動(dòng)（Boot ROM）或其他啟動(dòng)機(jī)制。BSP、硬件、應(yīng)用程序的層次關(guān)系如圖 3?？焖凫`活的任務(wù)間和進(jìn)程間通信允許獨(dú)立的任務(wù)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中與其行動(dòng)相協(xié)調(diào)。無論是松耦合的串行線路，標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)連接還是緊耦合的利用共享內(nèi)存的背板總線，所有的 VxWorks 網(wǎng)絡(luò)機(jī)制都遵循標(biāo)準(zhǔn)的 Inter 協(xié)議。它包括幾種支持使用塊設(shè)備（如磁盤）的本地文件系統(tǒng)。VxWorks 也支持 SCSI 磁帶設(shè)備的本地文件系統(tǒng)。VxWorks 支持四種文件系統(tǒng)： dosFs、rt11Fs、rawFs、tapeFs。從處理器的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理及控制任務(wù)從而保證實(shí)時(shí)可靠地完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)。系統(tǒng)組成框圖如下圖 42所示：主機(jī)V M E 總線伺服 信處單元接口數(shù)據(jù)處理單元圖 42 數(shù)據(jù)處理單元系統(tǒng)框圖數(shù)據(jù)處理單元中各模塊之間主要通過 VME 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主控制器負(fù)責(zé)發(fā)起數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收事務(wù)，并且對其它從控制器進(jìn)行初始化配置，而對其它模塊的訪問是通過菊花鏈(Daisy Chain)方式訪問。而每個(gè)模塊都有自己的 VME 映射地址空間，當(dāng)主控制器訪問的地址空間與其對應(yīng)的映射空間對應(yīng)上時(shí)，主控制器就訪問其存儲(chǔ)空間。CPU電路包括：復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路。上電復(fù)位由 MAX791 實(shí)現(xiàn)，復(fù)位時(shí)間 200ms，超時(shí) 210ms。時(shí)鐘電路：用 32MHz 的晶江南大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？普撐恼窠?jīng) CY7B991 驅(qū)動(dòng)，再分壓為 后輸入 CPU。32MHz 時(shí)鐘經(jīng) FPGA 分頻后作為BU61580 的 16MHz 時(shí)鐘。其中供 CPU 串口的時(shí)鐘分壓為 ：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)采用 IDT54FCT16245，地址驅(qū)動(dòng)采用 IDT54FCT16244。在 PowerMBI 的 I/O 接口電路中，有離散量、UART、RTC 等接口電路、I/O 地址在 256 的 I/O 空間內(nèi)，CPU 對 I/O 接口電路都進(jìn)行 32 位操作。數(shù)據(jù)處理單元體系結(jié)構(gòu)為多處理器主從結(jié)構(gòu)，多處理器之間的通訊是通過對具有相同訪問地址的雙端口存儲(chǔ)器和中斷網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，主機(jī)按雷達(dá)幀以系統(tǒng)中斷方式管理和調(diào)度全機(jī)運(yùn)行，并進(jìn)行輸入或輸出數(shù)據(jù)管理，通過多機(jī)通訊方式對從機(jī)運(yùn)行進(jìn)行控制，各從機(jī)上的局部調(diào)度程序根據(jù)雷達(dá)狀態(tài)字決定從機(jī)運(yùn)行的中斷和程序。PowerMBI 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 43 所示其基本功能配置如下：a）CPU PowerPC860，主頻 32MHz，可倍頻至 64MHz；b）存儲(chǔ)器部件，512k SRAM、512k FLASH；c）MILSTD1553B 協(xié)議處理單元。h）用于譯碼控制的 FPGA（3X485+RS422）4KX16BDPRAMPowerPC860860 BUS512KBFLASH512KBSRAMBU61580VMEINTERFACERTCDUALSERIALINTERFACE離散量接口離散量信號V M E B U S地址數(shù)據(jù)緩沖和讀寫控制1 5 5 3 B 內(nèi)總線4KX16BDPRAMVME local BUS變壓器1553B BUS驅(qū)動(dòng)器2 X R S 4 2 2 驅(qū)動(dòng)器SCCSMCX22 X RS232 調(diào)試口圖 43 PowerMBI 模塊結(jié)構(gòu)圖框圖PowerMBI 模塊軟件部分：VxWorks 體系下 PowerPC860 處理器串行總線設(shè)計(jì)Konqueror/embedded 的結(jié)構(gòu) Konqueror/embedded 是由底層網(wǎng)絡(luò)連接，圖形化用戶界面和處理HTML 繪制的引擎 KHTML 構(gòu)成的。Kparts 及 Qt 構(gòu)件實(shí)現(xiàn) GUI為了方便地實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)有應(yīng)用作為一個(gè)控件插入到另外一個(gè)應(yīng)用中去，采用了 part 對象負(fù)責(zé)管理整個(gè)應(yīng)用和窗口。因此在將應(yīng)用嵌入到另外一個(gè)應(yīng)用中的時(shí)候，只需要獲得 part 中的接口和數(shù)據(jù)即可。由于 Konqueror/embedded 是基于圖形庫 Qt/E，因此也遵循了signal、slot 消息機(jī)制，Konqueror/embedded 作為 Qt/E 的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序進(jìn)行輸入/輸出及界面消息響應(yīng)。它給 HTML 文檔定義了一個(gè)與平臺(tái)無關(guān)的程序接口，使用該接口可以控制文檔的內(nèi)容、接口和樣式。完成 DOM 樹的構(gòu)筑后，DOM 模塊會(huì)同時(shí)把標(biāo)記和屬性以對象的形式傳給綁定模塊和腳本引擎模塊。語法語義解析模塊的解析功能分為兩部分：對接收到的字節(jié)流進(jìn)行分詞，解析為關(guān)鍵字；調(diào)用解析器檢驗(yàn)關(guān)鍵字是否合法，若是合法的關(guān)鍵字，則按照規(guī)則插入到 DOM 樹中。基本上所有 HTML 4. 0 PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)25規(guī)范的標(biāo)記都在此功能模塊中獲得支持。對屬性標(biāo)記的解析首先在標(biāo)記處理類中執(zhí)行，如果解析不成功，則交由基類的屬性解析器進(jìn)行解析。在該模塊中，執(zhí)行一些全局的初始化，也就是開始執(zhí)行 BSP中的程序。應(yīng)用軟件：以 VXWORKS 為平臺(tái)，用 C 語言編寫。軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊化的原理與概念，遵循“自頂而下” （TOPDOWN）的梯階結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，把一個(gè)大任務(wù)分解成若干個(gè)相互有聯(lián)系的小任務(wù)模塊，也就是說，首先規(guī)劃高層模塊的目標(biāo)和約束條件，然后逐層設(shè)計(jì)關(guān)鍵性低層模塊，以及次要的模塊，在主程序的控制下，把各低層功能模塊有機(jī)的結(jié)合起來，完成系統(tǒng)所規(guī)定的任務(wù)。再有就是要了解 VxWorks操作系統(tǒng) image 的生成、image 的種類、image 的下載過程、系統(tǒng)的啟動(dòng)順序和過程、調(diào)試環(huán)境的配置及終端調(diào)試的方式方法、相應(yīng) BSP 設(shè)置文件的修改（比如串口或者和網(wǎng)絡(luò)． ． ． ） 、BSP 各文件的組成和作用。：江南大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？普撐? 缺省定義了所有 VxWorks ,可在 BSP目錄下的 文件中用define 或undef 方式來更改設(shè)置。程序從 中的 romInit()跳到這個(gè)文件中的 romStart()來執(zhí)行必要的解壓和 ROM image 的放置。： VxWorks image 的初始化代碼。Makefile：一些命令行控制 image 的生成。： 包括所有涉及 CPU 主板的設(shè)置及定義（includes， definations） 。：匯編語言文件，是 VxWorks Boot ROM 和 ROM based image 的入口。VxWorks image 的入口點(diǎn)_sysInit 在這個(gè)文件里，是在RAM 中執(zhí)行的第一個(gè)函數(shù)。這個(gè)文件還能包含目錄 target/config/ps/src 的驅(qū)動(dòng)?？蛇x文件用于所有的串口設(shè)置和初始化。VxWorks運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上，完整的連結(jié)后的 VxWorks 二進(jìn)制文件。在本設(shè)計(jì)中 BSP 被設(shè)置包括以下驅(qū)動(dòng)：中斷控制（interrupt controller） 、計(jì)時(shí)器（timer（sys/aux） ） 、串口 UART。BSP 和應(yīng)用程序都可以在“Tornado”上開發(fā)。VxWorks 生成后可以固化到板上的 Flash ROM 中，每次上電自動(dòng)運(yùn)行。在命令分析模塊中對來自主機(jī)板的命令進(jìn)行分析，解析出命令代碼，然江南大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？普撐暮蟾鶕?jù)命令代碼來決定把消息發(fā)送到具體的單處理任務(wù)中。PowerMBI 模塊應(yīng)用到雷達(dá)綜合處理機(jī)中，在綜合處理機(jī)中主機(jī)模塊協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作，而對外的控制協(xié)調(diào)都是通過 PowerMBI 模塊的各種接口傳輸接收命令和數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的。如解析出 RS485 總線一個(gè)或者幾個(gè)通道發(fā)送，則分別讀入各個(gè)通道的發(fā)送長度和數(shù)據(jù)，依次發(fā)送。如解析出離散量發(fā)送，則分別送出各個(gè)離散量的有效電平。離散量的輸入通過定時(shí)去讀實(shí)現(xiàn)的。VxWorks 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有優(yōu)秀的任務(wù)調(diào)度和存儲(chǔ)器管理功能。PowerPC 的設(shè)計(jì)側(cè)重于浮點(diǎn)性能和多處理能力，其多媒體處理能力非常強(qiáng)勁，整合度非常高，目前飛思卡爾的 PowerPC 處理器集成了USB,PCI,DDR 控制器，SATA 控制器，千兆網(wǎng)控制器，CAN 控制器等，客PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)29戶無須設(shè)計(jì)復(fù)雜的外圍電路，減少設(shè)計(jì)復(fù)雜程度以及物料使用。多核技術(shù)將是未來處理器發(fā)展的主要趨勢，包括同構(gòu)和異構(gòu)多核技術(shù)，而不是一味追求更高的處理器主頻。得益于片上更高的通信帶寬和更短的通信時(shí)延，多核處理器在并行性方面具有天然的優(yōu)勢。研究表明利用大量簡單的處理器核提高并行性可以取得更好的性能功耗比。江南大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專科論文附錄33附錄：調(diào)試方法與步驟加載調(diào)試程序：在 環(huán)境的 DOS 命令窗口中，鍵入 apex ,并車。調(diào)試時(shí)采用各 PRF 各工作方式不斷循環(huán)，頻繁的狀態(tài)轉(zhuǎn)換及各狀態(tài)獨(dú)立時(shí)間運(yùn)行相結(jié)合的方法，隨調(diào)試時(shí)間的延續(xù)，PRF 和工作狀態(tài)也在不停發(fā)生變化。在程序定型以后，數(shù)據(jù)處理以流水線方式運(yùn)作，當(dāng)流程驗(yàn)證正確時(shí)，可以認(rèn)為，數(shù)據(jù)的處理也是正確的。VME 中斷觀察：在程序加載完畢后，為便于動(dòng)態(tài)了解程序運(yùn)行狀況，可以進(jìn)行 VME中斷觀察。在調(diào)試時(shí)，若發(fā)現(xiàn)該計(jì)數(shù)長時(shí)間不變，說明信處軟件已經(jīng)停止運(yùn)行，請使用 APEX_DEBUG 工具觀察 SHARC 板內(nèi)部數(shù)據(jù)。雙擊 WindowNT 桌面上的 Apex 快捷鍵，點(diǎn)擊 Post_motrem 按鈕，在 Filenme 欄中選定加載用的*.文件，點(diǎn)擊 OK。這種觀察方法是靜態(tài)的，即在使用以后，SHARC 板中的程序?qū)⑼Ｖ惯\(yùn)行，變量內(nèi)容保持程序停止時(shí)刻狀態(tài)。0上加載的程序執(zhí)行文件是 ,1.4 上加載的是 .在我們的調(diào)試程序中，該窗口中應(yīng)列有 64 個(gè) SHARC:SHARC 板 SHARC 數(shù) 處理器編號前端板 6 0~5脈壓板 0 6 20~25脈壓板 1 6 40~45脈壓板 2 6 10~15脈壓板 3 6 30~35∑路 FFT 板 6 60~65△路 FFT 板 6 50~55CFAR 板 6 70~75雜波板 6 80~85顯示處理板 6 90~95Hotlink 接口板 2 100~101Melbourne 板 2（有一個(gè)不用） 99除加載程序?yàn)? 和 的 SHARC 會(huì)以某標(biāo)識外，其余都應(yīng)該標(biāo)識為正常運(yùn)行（running）,否則即表示有錯(cuò)誤發(fā)生。處理板連接關(guān)系圖如下：附錄35Hotlikk前端板脈壓板 0脈壓板 1脈壓板 2脈壓板 3∑路FFT 板△路FFT 板雜波板CFAR板顯示處理板視頻板處理數(shù)據(jù)觀察:點(diǎn)擊畫圖按鈕，從而打開一個(gè) memory 窗口，用于觀察 SHARC 內(nèi)存或外存中的變量，觀察到的是 1處理器的變量 link booted，以 Hex(十六進(jìn)制)觀察共 16 個(gè)數(shù)。除復(fù)位包 SOB 標(biāo)識為 O 外，從 Hotlink 板到視頻板，SOB 差別應(yīng)在 5 幀以內(nèi)，如果有某處 SOB 明顯小于其前一塊 SHARC 板，即表示該SHARC 板存在問題。故障及排除方法：調(diào)試時(shí)若確認(rèn)有錯(cuò)誤發(fā)生，請檢查控制盒相應(yīng)開關(guān)是否到位，供電是否正常，斷電后檢查電路板是否有插緊，并在斷電 3 分鐘后重新開機(jī)調(diào)