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基于VxWorks的阵列天线上位机控制系统设计

作　者: 余义
导　师: 刘庆想
学　校: 西南交通大学
专　业: 物理电子学
关键词: 阵列天线 VxWorks WindML CAN TCP/IP
分类号: TN820.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要

天线在通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中被广泛的应用,但随着各种需求的发展,由单一的馈电结合几何尺寸以及天线材料的变化来控制整个天线的电流和叠加后的定向辐射特性已经无法满足要求,而这也促进了各种新型天线的发展,阵列天线就是其中的一种。阵列天线是指由两个或两个以上同类辐射元以某种适当的方式组合后构成的天线,可以更为自由的控制天线在空间的叠加特性进而控制定向辐射特性。相关的研究已表明,阵列天线具有许多独特的优势,但由于阵列天线具有天线单元多、工作电磁环境复杂以及工作要求稳定性高等特点,对其控制系统提出了很高的要求。本文就是依据某阵列天线的控制要求,设计了基于VxWorks实时操作系统的上位机控制系统。上位机控制系统作为整个阵列天线系统的调度中心,需要连接多个分系统,接收控制命令以及数据,并解析处理这些信息,而后根据控制策略要求将控制命令以及数据发送给下位机,并接收下位机的反馈信息。本文经过充分调研后,针对该阵列天线系统的控制要求,硬件上采用处理能力强大的X86架构的CPU,操作系统采用实时操作系统VxWorks,利用以太网口接受远程控制并反馈状态信息,RS485串口接收外部数据,组建CAN局域网连接下位机,应用程序上采用多任务设计,实现了阵列天线的各种控制算法,从而实现对阵列天线的控制。在Windows XP平台下编写了用户界面,通过TCP/IP协议与上位机控制系统通信,实现对上位机控制系统的控制,并接收上位机控制系统的反馈信息。利用Apache Log4cxx日志系统,记录了用户的各种操作以及上位机控制系统反馈的信息,为了解控制系统以及阵列天线的运行状态提供了帮助。经过实验测试,本文设计的上位机控制系统能够基本满足所配套阵列天线的控制要求。在设计的过程中,充分考虑了系统的扩展性,进行模块化设计,并初步完成了基于WindML图形组件的VxWorks下用户界面的设计,这些研究成果为下一代控制系统的设计提供了很好的技术储备。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-17
  1.1 课题研究背景  12
  1.2 实时操作系统的发展及现状  12-14
  1.3 现场总线的发展及研究现状  14-16
  1.4 本课题研究目的及内容  16-17
    1.4.1 课题研究目的  16
    1.4.2 课题研究内容  16-17
第2章上位机控制系统总体方案设计  17-22
  2.1 阵列天线控制系统总体框图  17
  2.2 上位机控制系统总体框图  17-21
    2.2.1 上位机控制系统硬件选择  18-19
    2.2.2 上位机控制系统的软件设计  19-21
    2.2.3 分系统用户控制平台软件设计  21
  2.3 本章小结  21-22
第3章 VxWorks实时操作系统  22-33
  3.1 VxWorks实时操作系统简介  22-24
    3.1.1 概述  22
    3.1.2 VxWorks实时操作系统主要特点  22-24
  3.2 Tornado集成开发环境简介  24-26
    3.2.1 概述  24-25
    3.2.2 Tornado基本结构  25-26
  3.3 VxWorks实时操作系统开发环境的建立  26-32
    3.3.1 开发环境的配置  26
    3.3.2 板级支持包的开发  26-29
    3.3.3 开发环境的建立  29-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章图形控制界面的设计  33-47
  4.1 分系统图形控制界面的设计  33-36
    4.1.1 网络编程  34-35
    4.1.2 Apache Log4cxx日志系统  35-36
  4.2 WindML图形界面开发  36-46
    4.2.1 WindML简介  36-37
    4.2.2 WindML的配置  37-39
    4.2.3 WindML窗口管理器  39-41
    4.2.4 中西文混合显示的实现  41-44
    4.2.5 WindML下图形界面的实现  44-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章上位机控制系统软件设计及实现  47-61
  5.1 概述  47
  5.2 VxWorks实时操作系统下的多任务机制  47-51
    5.2.1 任务状态的转换  47-48
    5.2.2 任务调度算法  48-50
    5.2.3 任务划分原则  50-51
    5.2.4 任务间通信  51
  5.3 网络通信设计  51-53
    5.3.1 概述  51-52
    5.3.2 通信协议  52
    5.3.3 网络初始化代码实现  52-53
  5.4 串口通信设计  53-55
  5.5 CAN总线通信设计  55-57
  5.6 系统测试  57-60
    5.6.1 CAN网络性能测试  57-59
    5.6.2 系统测试与验证  59-60
  5.7 本章小结  60-61
总结与展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间发表论文  68

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