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基于面向对象的机载InSAR实时数据采集系统的设计与实现

作　者: 梅国栋
导　师: 向茂生
学　校: 中国科学院研究生院（电子学研究所）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 实时系统数据采集面向对象
分类号: V243.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

嵌入式实时系统是嵌入式系统的一个重要方向，其中的实时软件开发在实时系统的设计与实现中占有越来越重要的地位。本文结合中科院电子所机载InSAR系统中的实时数据采集系统，对其中的软件系统采用面向对象的思想进行设计与实现，是在嵌入式实时软件开发中探索面向对象的设计方法的一个有益尝试。本文首先研究了嵌入式实时操作系统VxWorks的实时多任务内核机制，及其在实时软件编程中的应用；然后探讨了嵌入式实时软件的开发设计方法，并将这些方法应用于机载InSAR实时数据采集系统面向对象的设计与实现。论文在对原有硬件系统作了简化的基础上，完成了整个系统的实时软件面向对象的设计与实现。文章采用基于C／S结构的以太网连接雷达监控与实时数据采集系统(目标机)，简化了系统结构；通过对硬件资源的模块化设计，完成了各个主要硬件单元的封装；通过优化“AD—＞RACE—＞MIDAS”整个数据流的软件编程，使系统的实时数据记录速率有0.2％的性能提升。文章给出了各个单元模块(MIDAS、PPC6)的类体系结构设计、系统工作流程，并给出了相关实现的文件清单。最后，本文给出了机载InSAR实时数据采集系统的性能分析，验证了数据数据采集的实时性，并给出了软件系统的操作规程。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 引言  10-11
  1.2 选题背景及意义  11
  1.3 国内外发展的现状  11-12
  1.4 论文研究及论文工作  12-14
第二章嵌入式实时操作系统  14-26
  2.1 嵌入式实时系统  14-15
    2.1.1 嵌入式系统  14
    2.1.2 实时系统  14-15
  2.2 嵌入式实时操作系统  15-18
    2.2.1 实时操作系统  15-16
    2.2.2 VxWorks操作系统  16-17
    2.2.3 VxWorks操作系统模块分析  17-18
  2.3 VxWorks基本内核wind  18-25
    2.3.1 任务调度  18-21
      2.3.1.1 多任务的基本概念  18-19
      2.3.1.2 任务状态转换  19-20
      2.3.1.3 任务调度策略  20-21
    2.3.2 任务间通信  21-23
      2.3.2.1 同步  21-22
      2.3.2.2 互斥  22-23
      2.3.2.3 优先级反转  23
    2.3.3 中断处理  23-24
      2.3.3.1 中断服务程序(ISR)  23-24
      2.3.3.2 ISR的特殊限制  24
    2.3.4 VxWorks系统时钟  24-25
  2.4 本章小节  25-26
第三章实时软件面向对象的设计  26-42
  3.1 实时软件设计的一般过程  26-28
    3.1.1 软件体系结构设计  26
    3.1.2 协同设计  26-27
    3.1.3 软件子系统设计  27
    3.1.4 特性设计  27-28
    3.1.5 任务设计  28
  3.2 实时软件面向对象设计的基本原则  28-33
  3.3 实时软件设计模式  33-36
    3.3.1 体系结构设计模式  33-35
    3.3.2 高级设计模式  35-36
    3.3.3 详细设计模式  36
    3.3.4 应用设计模式  36
  3.4 实时软件设计模式举例  36-42
    3.4.1 串口设计模式  36-40
    3.4.2 硬件寄存器设计模式  40-42
第四章机载InSAR实时数据采集系统面向对象的设计  42-62
  4.1 引言  42
  4.2 机载InSAR实时数据采集系统硬件结构  42-49
    4.2.1 机载InSAR实时数据采集系统在InSAR系统中的地位  42-44
    4.2.2 改进的机载InSAR实时数据采集系统  44-49
      4.2.2.1 雷达回波数据采集模块  44-48
      4.2.2.2 GPS／PPS信息提取模块  48
      4.2.2.3 基于Socket的通信控制模块  48-49
  4.3 机载InSAR实时数据采集系统软件系统设计  49-61
    4.3.1 MIDAS系统设计  52-57
      4.3.1.1 MIDAS系统类体系结构  52-54
      4.3.1.2 MIDAS系统操作流程  54
      4.3.1.3 CPMDR数据采集工作流程  54-55
      4.3.1.4 MIDAS系统Socket工作流程  55-56
      4.3.1.6 MIDAS系统文件清单  56-57
    4.3.2 PPC6系统设计  57-61
      4.3.2.1 PPC6系统类体系结构  57-58
      4.3.2.2 PPC6系统工作流程  58-59
      4.3.2.3 PPC6系统Socket工作流程  59-60
      4.3.2.5 PPC6系统文件清单  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章机载InSAR实时数据采集系统性能分析  62-71
  5.1 引言  62
  5.2 机载InSAR实时数据采集系统PRF性能分析  62-65
  5.3 机载InSAR实时数据采集系统四通道信号实时性分析  65-67
  5.4 机载InSAR实时数据采集系统POS实时数据解算  67-68
  5.5 CPMDR数据记录操作规程  68-70
  5.6 本章小节  70-71
第六章结论  71-73
  6.1 工作总结  71-72
  6.2 工作展望  72-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表论文  77

基于面向对象的机载InSAR实时数据采集系统的设计与实现

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