交互式應用一舉兩得 實時仿真與嵌入式系統并構

1、前言

對于程序開發和許多交互式應用來說，UNIX和Windows可以算是優秀的操作系統。然而，它們都不適于實時應用。Tornado是美國 WindRiver公司為用戶提供的嵌入式開發平臺，VxWorks是Tornado的運行期組件，也是嵌入式行業應用最為廣泛的實時操作系統。 VxWorks的實時性做的非常好，其系統本身的開銷很小，任務調度、任務間通信和中斷處理等系統公用程序精煉而高效，他們造成的延遲很短。 VxWorks提供的多任務機制對任務的控制采用了優先級搶占調度和輪轉調度機制，也充分保證了可靠的實時性，使同樣的硬件配置能夠滿足更強的實時性要求，為應用的開發留下更大的余地。

RTW(Real-Time Workshop)是Matlab圖形建模和仿真環境Simulink的一個重要的補充功能模塊，它是一個基于Simulink的代碼自動生出環境，它能直接從Simulink的模型中產生優化的、可移植的和個性化的代碼，并根據目標配置自動生成多種環境下的程序。

RTW提供了幾個快速原型化的目標，其中包括提供了從Simulink模型到VxWorks應用代碼的自動轉換接口Tornado Real-Time Target，可以讓用戶的模型在VxWorks上執行。

2、Tornado(VxWorks)實時目標運行時結構

開發VxWorks實時應用系統的典型配置，如圖1所示：

圖1 VxWorks實時應用開發的經典配置

實時代碼在主機上，用Tornado提供的交叉編譯器編譯。通過RTW的Tornado實時目標生成目標文件(vxmodel.lo)，可通過 Tornado集成開發環境的WindSh下載到VxWorks目標機。實時程序在VxWorks目標機上執行，通過IO設備和外部硬件交換數據，并保持和主機之間的相互通信。

實時程序運行在VxWorks目標機上，而Simulink運行在主機上。Simulink需要VxWorks目標機上運行的任務來處理通信過程。 Tornado(VxWorks)Real-Time Tartget生成如下VxWorks任務：一個用于和Simulink通信，其他用于完成模型功能[2]。

3、Tornado(VxWorks)實時目標的實現過程

3.1 實驗環境

我的實驗環境如下表：

表1 實驗環境3.2 實時目標的具體實現步驟

為了通過Real-Time Workshop實現和運行一個基于VxWorks的實時程序，用戶可按如下的步驟進行：

(1) 在Matlab/Simulink下建立一個模型，這里以一個經典的PID模型為例：

圖2 實驗所采用的經典PID模型

模型采用外部工作模式(External Mode)，并設置Simulink Parameters對話框中的參數：