嵌入式实时操作系统在导航计算机软件中的应用研究

论文摘要

为适应多信息源组合导航系统对导航计算机的性能要求,论文研究了基于嵌入式实时操作系统的实时多任务导航计算机软件系统,将嵌入式实时操作系统引入到导航系统中进行工程应用。论文在分析SINS/GPS组合导航系统的功能特征和应用需求的基础上,结合硬件平台、嵌入式实时操作系统Xilkernel和Vxworks的特点,提出了分别在两个操作系统环境下实现导航软件系统的方案。论文通过配置FPGA硬件及其开发环境XPS和Tornado开发环境、改进驱动代码,设计了在两个操作系统环境下的硬件设备驱动软件。针对实时操作系统的功能实现和工程应用,通过导航软件的任务化划分、任务封装、优先级设定,实现了导航软件的模块化、操作系统的任务调度和任务间通信等功能。为进一步完善软件系统,提高代码运行效率,论文提出了在嵌入式实时操作系统中优化软件代码的方法,并对代码进行了设计,实现了导航功能函数的实时多任务调用。最后对系统进行了调试、运行,分析了导航解算结果,完成了对基于嵌入式实时操作系统的导航计算机软件的功能分析和性能评价。测试结果表明,导航计算机软件系统的设计达到了预定的目标,成功实现了嵌入式实时操作系统在导航系统中的应用。新的软件系统能合理分配硬件资源,提高了导航计算机的整体性能。同时,软件的任务化、模块化设计使导航计算机的软件系统具有了良好的冗余性和可移植性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 导航技术和导航计算机的发展现状
• 1.2 实时操作系统发展现状与趋势
• 1.3 论文研究的目的和意义
• 1.4 论文研究工作及内容安排
• 第二章 组合导航计算机软、硬件系统研究
• 2.1 引言
• 2.2 基于SOPC 的嵌入式导航计算机硬件系统
• 2.3 组合导航计算机软件系统
• 2.3.1 组合导航算法理论
• 2.3.2 组合导航算法和软件流程研究
• 2.4 导航计算机软件系统的性能需求分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 导航计算机硬件设备驱动和软件任务划分研究
• 3.1 引言
• 3.2 实时操作系统的特点及其开发环境
• 3.2.1 XilKernel 操作系统
• 3.2.2 VxWorks 操作系统
• 3.3 硬件设备驱动的实现方案
• 3.3.1 XilKernel 的硬件配置和Bootloader 实现
• 3.3.2 VxWorks 的BPS 配置和Bootloader 实现
• 3.4 导航软件的任务划分
• 3.5 本章小结
• 第四章 XILKERNEL 操作系统中导航软件系统研究
• 4.1 引言
• 4.2 XILKERNEL 操作系统功能导航应用研究
• 4.2.1 内核的专用概念
• 4.2.2 实时多任务和调度方法
• 4.2.3 任务间通信机制
• 4.2.4 I/O、内存管理、定时和中断
• 4.3 基于XILKERNEL 内核的导航软件设计
• 4.3.1 导航任务创建和调度方案
• 4.3.2 任务间通信机制的选择和实现
• 4.3.3 测试结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 VXWORKS 操作系统中导航软件系统研究
• 5.1 引言
• 5.2 VXWORKS 操作系统功能导航应用研究
• 5.2.1 实时多任务和调度方法
• 5.2.2 任务间通信机制
• 5.2.3 网络、中断和定时器
• 5.3 基于VXWORKS 内核的导航软件设计
• 5.3.1 导航任务调度和进程间通信的实现
• 5.3.2 导航软件的代码优化
• 5.3.3 软件调试和结果分析
• 5.4 本章小节
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 对后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文