基于VxWorks的实时仿真系统软件设计与开发

发布时间：2017-04-17 09:15

  本文关键词：基于VxWorks的实时仿真系统软件设计与开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 实时仿真试验是验证无人机飞行控制系统必不可少的重要手段。本文采用高实时性和高可靠性的VxWorks实时操作系统,完成了仿真系统软件的设计与开发,并以某小型无人机为例实现了其实时仿真试验。 本文首先介绍了无人机飞行控制系统仿真的系统结构,分析和设计了仿真计算机的软硬件结构,同时从系统内核着手对VxWorks的实时性能作了详细的研究。 其次分析了VxWorks系统BSP(Board Support Package)的基本概念、功能、结构以及开发思想,并在此基础上开发了基于PC/104总线下嵌入式X86 CPU的BSP,同时给出了系统开发环境的配置情况以及应用程序自启动的实现方法。 再次从VxWorks下I/O系统和驱动程序的关系入手,分析了VxWorks中I/O系统调用和驱动程序的实现过程,在此基础上实现了VxWorks下PC/104板卡驱动程序的移植开发。 接着建立了C语言下样例无人机的六自由度非线性数学模型与仿真;根据真实传感器的接口特性实现了传感器的仿真设计;并根据仿真设备的主—从式结构特点,设计了实时通信协议,完成了数据通信模块的开发。 最后通过样例无人机的实时仿真实验,对基于VxWorks操作系统开发的实时仿真系统软件进行了验证。试验结果表明该软件系统运行可靠、实时性好,满足集成化仿真系统的设计要求。
【关键词】：无人机 仿真计算机 VxWorks BSP PC/104 驱动程序 建模与仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 引言14
• 1.2 无人机飞行仿真14-15
• 1.3 研究背景15-18
• 1.3.1 模拟计算机仿真技术15
• 1.3.2 分布式仿真技术15-16
• 1.3.3 集成式仿真技术16-18
• 1.4 论文研究内容18-19
• 1.5 论文研究意义19-20
• 1.6 论文的章节安排20-21
• 第二章 仿真计算机总体设计方案及分析21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 仿真系统整体框架21-22
• 2.3 集成化仿真设备的组成结构22-23
• 2.3.1 仿真计算机22-23
• 2.3.2 人机界面23
• 2.4 仿真计算机的软硬件结构体系分析23-26
• 2.4.1 硬件结构体系分析23-25
• 2.4.2 软件结构体系分析25-26
• 2.5 VxWorks 操作系统结构分析26-29
• 2.5.1 VxWorks 系统的基本结构26-28
• 2.5.2 微内核结构分析28-29
• 2.5.3 中断机制29
• 2.6 VxWorks 下实时任务管理29-32
• 2.6.1 任务控制块(TCB)29-30
• 2.6.2 任务状态30-31
• 2.6.3 任务间通信31-32
• 2.7 集成开发环境Workbench32-35
• 2.8 小结35-36
• 第三章 板级支持包BSP 的开发实现36-55
• 3.1 引言36
• 3.2 VxWorks 的BSP36-39
• 3.2.1 BSP 简介36
• 3.2.2 BSP 的功能36-37
• 3.2.3 BSP 的组织结构37-39
• 3.3 BSP 的开发实现39-46
• 3.3.1 BSP 的开发思想39
• 3.3.2 硬件资源的开发39-41
• 3.3.3 BSP 开发的具体实现41-44
• 3.3.4 BSP 的调试方法44-46
• 3.4 开发环境的配置46-52
• 3.4.1 引导盘CF 的制作46-47
• 3.4.2 VxWorks 映像及启动序列47-50
• 3.4.3 主、目标机的链接50-52
• 3.5 应用程序自启动实现52-54
• 3.5.1 基于静态链接的自启动实现53
• 3.5.2 基于动态链接的自启动实现53
• 3.5.3 不同链接方式的比较53-54
• 3.6 小结54-55
• 第四章 VxWorks 下板卡驱动程序的开发55-72
• 4.1 引言55
• 4.2 VxWorks 下的设备驱动程序55-62
• 4.2.1 驱动程序接口函数56-57
• 4.2.2 与驱动程序关联的表57-59
• 4.2.3 I/O 系统启动流程59-61
• 4.2.4 设备访问实现过程61-62
• 4.3 VxWorks 下PC/104 板卡驱动程序的开发实现62-71
• 4.3.1 设备在VxWorks 中的地址映射62-64
• 4.3.2 驱动程序实现方式64-65
• 4.3.3 串口板驱动程序开发65-68
• 4.3.4 D/A 卡驱动程序开发68-71
• 4.4 小结71-72
• 第五章 无人机对象特性建模72-79
• 5.1 引言72
• 5.2 无人机非线性数学模型72-74
• 5.3 无人机气动力/力矩的计算74-76
• 5.4 数学模型的仿真算法76-78
• 5.5 无人机数学模型的编程实现78
• 5.6 小结78-79
• 第六章 传感器仿真技术与数据通信模块设计79-90
• 6.1 传感器仿真技术79-83
• 6.1.1 数据结构设计79-80
• 6.1.2 传感器通用仿真结构80-82
• 6.1.3 传感器仿真的C 语言实现82-83
• 6.2 数据通信模块设计83-89
• 6.2.1 VxWorks 中串行通信的研究85-86
• 6.2.2 上行数据通信设计86-88
• 6.2.3 下行数据通信设计88-89
• 6.3 小结89-90
• 第七章 仿真系统的运行与验证90-97
• 7.1 样例无人机实时仿真验证过程90-92
• 7.1.1 无人机仿真系统平台90
• 7.1.2 仿真系统软件加载90
• 7.1.3 模拟信号标定90-91
• 7.1.4 人机界面参数配置91-92
• 7.2 仿真测试与验证92-96
• 7.2.1 代码实时可视监控92-94
• 7.2.2 代码执行效率对比94
• 7.2.3 仿真曲线实时显示94-96
• 7.3 小结96-97
• 第八章 总结与展望97-99
• 8.1 课题工作总结97
• 8.2 后续工作展望97-99
• 参考文献99-102
• 致谢102-103
• 在学期间发表论文情况103-104
• 附录104

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 杨光;飞行控制系统半实物仿真机的设计[D];太原理工大学;2011年

2 徐妍;无人机实时仿真软件开发技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 王永亮;基于VxWorks的无人机飞行控制软件设计与开发[D];南京航空航天大学;2010年

4 蔚文杰;基于VxWorks的无人机飞行控制软件设计[D];南京航空航天大学;2011年

5 孙慧娟;水下机器人中控制信息传输实现[D];哈尔滨工程大学;2011年

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本文编号：312898