● 摘要
本文针对当今无人机飞控系统的特点及需求，提出了将嵌入式实时操作系统VxWorks应用到飞控系统中的方案，围绕着“能不能用”和“怎么用”两个基本思想，从底层、系统及应用三个层面上分析和验证了VxWorks应用到无人机飞控系统的可行性。本文首先分析了无人机飞控系统的软件功能，采取模块化的方法对其软件功能进行了总体框架设计。以飞控计算机为中心，对飞控系统的硬件环境进行了详细描述。在此基础上，论述了飞控系统软件设计的几项要求并采取VxWorks为实时操作系统。系统方面，研究了VxWorks系统的几个重要特性，分析了其实时内核的实现机制，并且对其内核组件进行了裁剪，详细分析了系统启动过程，实现了系统映像，之后应飞控系统的需要对系统的启动性能进行了优化。在分析了VxWorks系统下BSP的结构与原理之后，对本飞控系统的BSP进行了配置，研究了VxWorks的驱动程序设计的方法，并以多串口芯片的驱动程序为例进行了驱动程序的编写、实现和测试，这属于底层设计方面的内容，也是本文的难点之处。本文的重点内容是飞控系统应用软件设计部分。这部分简单介绍了Tornado开发工具，并为编写飞控系统应用层软件建立了开发环境，详细论述了任务划分、优先级确定及任务间通信方式的设计，并进行了仿真验证。驱动程序的编写和应用任务的设计均采用C语言实现。经过测试和仿真，系统能够成功启动和正确运行，从而论证了VxWorks实时系统应用到无人机飞控系统的可行性。