基于DSP/BIOS的导弹信号模拟器设计

　　[摘 要]随着计算机技术和测控技术的发展，当前用于模拟导弹工作的导弹模拟器的功能和性能也需要提高。鉴于此目的，提出一种基于DSP/BIOS的多路导弹信号模拟器，因为DSP具有精度高、速度快、外设丰富和性价比高等优点，所以它在设计和实现上，与传统的导弹信号模拟器相比具有集成性、通用性和灵活性等优势。软件设计基于实时操作系统DSP/BIOS架构，将多个流程和模块以软件中断和任务线程的模式交由操作系统进行管理和调度，具有很高的实时性和可靠性。
　　[关键词]DSP/BIOS；导弹信号模拟器；线程
　　Design of Missile Signal Simulator Based on DSP/BIOS
　　Dai Zhihuang Zhang beilei Renqian Donglili
　　（Shanghai Aerospace Electronic Technology Research Institute， Shanghai， 201109）
　　[Abstract]With the development of computer and measurement & control technology， the function and performance of the missile simulator currently used to simulate missile operations also need to be improved. Therefore， Multi-channel signals simulator of missile based on DSP/BIOS be advantaged， because DSP with high precision， speed， cost performances and rich peripherals， compared to traditional simulator， it has integration， versatility， flexibility and other advantages. Software design based on real-time operating system DSP/BIOS architecture， multiple processes and modules to software interrupt and task thread mode by the operating system management and scheduling， with high real-time and reliability.
　　[Key words]DSP/BIOS；Missile Signal Simulator；thread
　　中图分类号：S363 文献标识码：A 文章编號：1009-914X（2018）24-0276-02
　　0 引言
　　导弹模拟器可以应用于导弹研发，生产，测试整个生命周期中，从而提高研发测试的效率和安全性，节约工作成本[1]。导弹信号模拟器是导弹模拟器的一种，用来模拟导弹开锁、摆动和发射等的工作状态下的信号变化。现在发展起来的单片机程控模拟器，在集成化水平和中心控制水平有所提高，可以满足更为复杂的测试。这些早期的芯片和传统软件开发模式，不能完全满足实时性需求，且开发难度大、周期长，不利于成本控制[2][3]。因此需要研究一种既能够满足实时、高可靠性要求，又能降低开发难度，增强软件可移植性的导弹信号处理系统，为导弹信号模拟器的更新换代提供开发平台。本文利用DM642硬件平台和实时操作系统DSP/BIOS构建了一个新型的导弹信号处理系统。
　　1 导弹信号模拟器结构
　　导弹信号模拟器由DSP主控板、导引头陀螺和通信接口组成。导引头陀螺模拟实际导弹的导引头陀螺工作，通信接口主要包括向各个通道输出模拟导弹的各种信号（信号类型基本以方波、正弦波和锯齿波为主）、通过网络接口接收发控的指令和发送导弹的信号给发控台进行记录，DSP主控板主要负责指令解析、导弹信号处理，导弹发射流程控制等功能。主控板是模拟器的核心。导弹信号模拟器结构如图1：
　　2 软件设计
　　本节主要讲述DSP主控板软件（以下简称：“软件”）的开发设计，软件是基于DSP/BIOS开发的。DSP/BIOS是TI公司为TMS320C5000和TMS320C6000系列DSP设计的一个可裁减的实时操作系统。本软件模块由开锁、发射、导弹信号处理和网络收发数四个模块构成，根据模块构成和各线程的使用规则，可在软件中划分出1个HWI、1个PRD和3个任务线程，见表1。
　　基于DSP/BIOS的程序启动过程[4]不同于传统的启动，DSP/BIOS应用程序编译通过后与实时库链接到一起，形成目标文件，将目标文件下载到目标DSP。对于C6000系列DSP，s62文件中代码决定了启动序列，执行顺序如下流程图2：
　　如上图，在程序中的main（）中函数中进行变量和接口的初始化工作，然后main（）函数结束后，进入BIOS任务调度过程。以上几个线程具有不同的优先级，根据BIOS的优先级顺序硬件中断服务（HWI）>软中断处理函数（SWI）>周期处理函数（PRD）>任务服务函数（TSK），几个线程互相切换。
　　本软件是利用信号灯（semaphores）实现任务间的同步和通信。SEM对象就是一种信号灯，可以实现任务同步和互斥。当退出main（）函数后，按优先级首先执行的是UNLOCK线程，但是刚进入函数，信号量sem已经置为0，意味着任务线程被阻塞，CPU占有权被交出，同理，EMIT线程也被阻塞。最后执行的SIGNAL线程，它一直在接收和解析网络数据，计算输出导弹信号和组帧发送网络数据包，当解析到开锁指令后，SEM_post（&sem）使UNLOCK线程从等待变为就绪状态，进而执行开锁流程，同理，解析到发射指令后执行EMIT线程。整个任务线程的调度示意图如下图3：
　　3 结论
　　基于DSP/BIOS的导弹信号模拟器采用BIOS系统自主管理和调度导弹信号线程，比人为编写函数控制具有更高实时性和可靠性。因为软件采取模块化编程设计，所以容易将已有系统推广到其他导弹模拟发射控制和自动化测试应用中。
　　参考文献
　　[1] 刘欢.弹上信号模拟器集成控制系统软件的研究[D].北京：北京交通大学，2008.
　　[2] 张陈玉.基于DSP_BIOS的OMAPL138轨道信号分析软件平台的研究[D].北京：北京交通大学，2014.
　　[3] 王兆伟.基于DSP的某型导弹模拟器设计[J].四川兵工学报 第35卷 第2期，2014.
　　[4] Joung，E.J.A Study on Quality Improvement of Railway Software[J].International Conference on Control Automation and System（ICCAS）.2010：767-770.
　　作者简介
　　戴志晃（1987-），男，江西鄱阳县人，硕士研究生，工程师，主要从事航天嵌入式系统方向的研究。

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