VxWorks嵌入式操作系统在多波束探鱼仪中的应用研究

论文摘要

多波束探鱼仪作为一款复杂的声纳设备,其系统软件中除了必要的数据采集处理程序外,还包括大量纷繁复杂的显示、控制程序。另外,高端的多波束探鱼仪还集成有电子海图、GPS导航等高级功能,使得多波束探鱼仪的系统软件更加复杂,大大降低软件可靠性。因此,将高性能的嵌入式实时操作系统引入多波束探鱼仪显控软件开发,是提高软件可靠性,降低系统开发难度的关键技术之一。本论文基于黑龙江中小企业创新基金项目--多波束超声波探鱼仪的研制,将VxWorks嵌入式系统应用于多波束探鱼仪显控平台的开发,实现了操作系统移植、外围设备驱动程序开发以及显控界面的设计与开发。具体包括以下三个方面:1、在分析了多波束探鱼仪工作原理和显控系统要求的基础上,提出了基于ACS-4051VE型PC/104嵌入式主板和VxWorks嵌入式操作系统相结合的软硬件解决方案和多波束探鱼仪显控界面设计方案,同时对相关参数的选取进行了论证。2、完成了VxWorks嵌入式操作系统在PC/104主板上的移植,为应用程序开发提供一个软件平台,同时完成了板级支持包BSP和外围设备驱动程序开发。3、利用WindML和Zinc组件对多波束探鱼仪显控界面进行了设计和开发。本论文的创新点是在探鱼仪的显控平台的设计中引入了嵌入式概念。利用本论文中提出的方案实现多波束探鱼仪的显控系统,可以在为用户提供友好的显控界面的同时有效的保证系统的实时性和可靠性,并为以后系统的功能扩展提供条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景及意义
• 1.2 探鱼仪发展现状
• 1.3 嵌入式系统
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 多波束探鱼仪显控系统总体方案论证
• 2.1 探鱼仪的主要功能及显控系统的性能要求
• 2.1.1 探鱼仪的功能
• 2.1.2 探鱼仪显控系统性能要求
• 2.2 探鱼仪显控系统的软硬件平台的选择
• 2.2.1 ACS-4051VE平台的性能
• 2.2.2 VxWorks操作系统性能
• 2.3 探鱼仪显控界面设计方案
• 2.3.1 显控系统总体框架
• 2.3.2 显控界面设计的原则
• 2.3.3 设定与显控界面相关的指标
• 2.3.4 探鱼仪显控系统的界面方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 ACS-4051VE主板和VxWorks操作系统
• 3.1 ACS-4051VE主板
• 3.1.1 PC/104模块介绍
• 3.1.2 GX1处理器
• 3.1.3 CS5530A I/O协同芯片
• 3.2 VxWorks操作系统及其开发环境
• 3.2.1 VxWorks操作系统的基本构成
• 3.2.2 Tornado开发环境
• 3.3 WindML和Zinc组成的图形开发环境
• 3.4 本章小结
• 第4章 VxWorks操作系统移植和驱动程序编写
• 4.1 板级支持包的研究与开发
• 4.1.1 板级支持包的概念及映像启动流程
• 4.1.2 板级支持包的开发过程
• 4.1.3 开发环境和参考BSP的选择
• 4.1.4 BSP启动代码的修改
• 4.1.5 VxWorks的中断机制
• 4.1.6 VxWorks操作系统的时钟和定时机制
• 4.1.7 BSP调试方式
• 4.1.8 BSP下驱动程序开发的研究
• 4.2 串口驱动程序的开发
• 4.2.1 虚拟设备ttyDrv
• 4.2.2 串口驱动程序的编写
• 4.2.3 串口驱动程序的加载
• 4.2.4 GPS通信功能的实现
• 4.3 网口驱动程序的开发
• 4.4 建立开发环境
• 4.5 本章小结
• 第5章 多波束探鱼仪显控界面的软件编程
• 5.1 图形开发环境的建立
• 5.1.1 BSP的修改
• 5.1.2 配置WindML和Zinc
• 5.2 显控界面的程序框图及编程过程
• 5.2.1 Zinc Designer设计器
• 5.2.2 VxWorks中的多任务机制
• 5.2.3 应用程序入口点
• 5.2.4 Zinc事件模型
• 5.2.5 多波束探鱼仪显控界面功能介绍
• 5.2.6 显控界面的软件实现
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢