基于XScale處理器的天線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　天線控制系統(tǒng)功能復(fù)雜、任務(wù)繁多，且各個(gè)任務(wù)之間需要進(jìn)行信息交流，彼此聯(lián)系，互為因果。利用多任務(wù)機(jī)制對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行管理調(diào)度，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

　　對(duì)本系統(tǒng)而言，任務(wù)劃分實(shí)際上就是對(duì)天線控制系統(tǒng)的工作流程做一個(gè)分解，使其每一動(dòng)作都對(duì)應(yīng)在一個(gè)任務(wù)中實(shí)現(xiàn)，由動(dòng)作的執(zhí)行順序確定多任務(wù)中每一任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。系統(tǒng)進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)后，通過(guò)選擇輸入衛(wèi)星參數(shù)（衛(wèi)星參數(shù)信息固化在程序中），系統(tǒng)開始初始化。通過(guò)串口提取GPS提供的有用信息，通過(guò)姿態(tài)解算計(jì)算出天線的初始對(duì)星角度，并在基準(zhǔn)確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行角度修正，通過(guò)嵌入式控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)完成初始對(duì)星。在對(duì)星狀態(tài)完成之后，開始進(jìn)行電平搜索，得到準(zhǔn)確的天線指向并鎖定該位置，之后系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，同時(shí)陀螺進(jìn)入閉環(huán)工作狀態(tài)。

2.3 Windows CE移植

　　引導(dǎo)加載程序（Boot Loader）是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。雖然在Boot Loader中并不嚴(yán)格規(guī)定如何獲得操作系統(tǒng)映像，但絕大多數(shù)Boot Loader都會(huì)從開發(fā)機(jī)下載映像到目標(biāo)機(jī)，然后把映像放到內(nèi)存里執(zhí)行。在所有下載映像的Boot Loader中，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行下載的Boot Loader占絕大多數(shù)，稱為Etherent Boot Loader，簡(jiǎn)稱EBoot。在本系統(tǒng)中，EBoot主要有以下功能：

　　1、初始化目標(biāo)硬件設(shè)備，包括初始化內(nèi)存、中斷控制器、時(shí)鐘和MMU等；

　　2、控制啟動(dòng)過(guò)程，提供簡(jiǎn)單的菜單與用戶交互，讓用戶選擇啟動(dòng)過(guò)程；

　　3、下載并執(zhí)行操作系統(tǒng)映像。

　　總體而言，EBoot的唯一目標(biāo)就是加載并執(zhí)行操作系統(tǒng)映像。因此，Boot Loader必須在OS被下載前就先安裝在目標(biāo)機(jī)上，并與Platform Builder交互。

　　在ARM/ XScale系統(tǒng)中，我們使用JTAG將Boot Loader程序燒寫到Flash存儲(chǔ)器中，待系統(tǒng)加電或重置時(shí)自動(dòng)執(zhí)行。

　　2.4 軟件開發(fā)與調(diào)試

　　基于Windows CE設(shè)備的開發(fā)過(guò)程是由不斷修改、增加配置特征、構(gòu)建、下載、調(diào)試等組成的一個(gè)遞歸開發(fā)過(guò)程。每當(dāng)在Platform Builder中添加或修改一個(gè)特征時(shí)，都必須重新構(gòu)建操作系統(tǒng)映像，并將它下載到目標(biāo)設(shè)備硬件上進(jìn)行執(zhí)行和調(diào)試。一旦完成操作系統(tǒng)配置，我們就可以利用Platform Builder提供的導(dǎo)出SDK工具，為應(yīng)用程序開發(fā)者導(dǎo)出一個(gè)定制的SDK，應(yīng)用程序?qū)?dǎo)出的 SDK安裝到eMbedded Visual C++ 4.0后，就可以為特定的硬件平臺(tái)開發(fā)應(yīng)用程序，并在特定硬件上進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試了。

　　在天線控制系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，采用多線程、分時(shí)共享技術(shù)，根據(jù)任務(wù)規(guī)劃流程建立多任務(wù)和用戶應(yīng)用程序，具體劃分如下模塊：用戶界面線程、信號(hào)采集線程、數(shù)據(jù)處理線程、初始對(duì)準(zhǔn)線程、動(dòng)態(tài)跟蹤線程、狀態(tài)判斷線程、衛(wèi)星搜索線程、穩(wěn)定控制線程。相關(guān)算法集合在各個(gè)任務(wù)之中。

　　軟件移植主要包括Windows CE操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼定制、裁剪，實(shí)現(xiàn)其核心代碼在XScale處理器上的移植，針對(duì)系統(tǒng)實(shí)際需求對(duì)Windows CE進(jìn)行操作系統(tǒng)本身的功能擴(kuò)展，并移植到硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)天線的每一步具體動(dòng)作。主要實(shí)現(xiàn)“陀螺閉環(huán)穩(wěn)定+程序跟蹤+步進(jìn)跟蹤”控制跟蹤方案的算法實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化，并把用C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的控制程序移植到XScale處理器上，最后基于Windows CE建立完整實(shí)用的RTOS對(duì)天線控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　基于Intel XScale PXA255處理器作為硬件設(shè)計(jì)、移植Windows CE操作系統(tǒng)并在天線控制系統(tǒng)整體方案的基礎(chǔ)上，開發(fā)了天線控制系統(tǒng)的多任務(wù)軟件系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，為日后的擴(kuò)展、移植和維護(hù)工作提供了方便。同時(shí)表明，應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Windows CE開發(fā)天線控制系統(tǒng)軟件能夠有效地降低軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，顯著提高軟件的可靠性和運(yùn)行效率。該設(shè)計(jì)方案在實(shí)際中有很好的應(yīng)用前景。