2 目標自動跟蹤系統的硬件電路設計
在基于 VxWorks嵌入式系統下，根據坦克目標自動跟蹤系統的總體技術要求，需要完成 I/O板硬件結構電路的設計；PCI9054的配置；接口驅動程序的編寫以及系統主程序的設計，實現目標自動跟蹤計算機與坦克火控系統之間的數據通信。
下面就坦克目標自動跟蹤系統總體設計進行論述。坦克目標自動跟蹤系統包括通用視頻跟蹤器的所有功能，系統硬件由跟蹤器主機、瞄準線功率驅動模塊、視場圖像及相關信息顯示器、前端圖像采集系統和連接電纜等幾部分組成。跟蹤器主機由主機板、 DSP板、圖像圖形板、I/O板、電源板和機箱、無源底板、插接件組成，主要完成圖像采集、處理并輸出控制；瞄準線驅動控制模塊主要對跟蹤器主機輸出的控制信號進行功率放大來驅動瞄準線；顯示器用于顯示視野圖像及相關信息；前端圖像采集系統主要指火控系統光學改造部件及圖像采集器 CCD；連接電纜用于實現目標自動跟蹤系統各部件的信號連接。坦克目標自動跟蹤系統組成如圖1：
從圖 1中可知，系統通信與控制模塊（亦稱 I/O板）是通用型的目標自動跟蹤器與火控系統相連接的橋梁，在目標自動跟蹤火控系統中具有極其重要的作用。它要求實時處理 DSP板傳送的目標現在點和瞄準線中心的偏差量，最終轉化為對瞄準線的控制量。將瞄準線控制量傳送給瞄準線驅動控制模塊，實現高精度控制瞄準線，使之始終對準目標。
3 在 VxWorks下的驅動程序設計
3.1設備驅動程序的設計與實現
應用程序必須通過驅動程序才能與硬件進行數據通信，而驅動程序的編寫與操作系統密切相關。在 VxWorks操作系統中， BSP板級支持包向 VxWorks提供與硬件環境的接口，負責完成加電時的硬件初始化、為 VxWorks訪問硬件驅動程序提供支持、將 VxWorks中與硬件有關以及與硬件無關的軟件進行集成。因此在 VxWorks下編寫驅動程序時首先要對 BSP進行修改配置。根據本系統的實際情況需要修改 config.h頭文件：
#define DEFAULT_BOOT_LINE \ "fei(0,0)host: VxWorks h=172.16.21.100 e=172.16.21.253 u=chb pw=123456"在 VxWorks中，設備驅動程序有查詢方式和中斷方式二種。無論采用哪一種方式，設備驅動程序的基本流程都是相同的，如圖 2：
從圖 2中可以看出，編寫設備驅動程序的第一步是獲取硬件接口參數，包括內存映射地 址、I/O端口和系統中斷控制器的輸入(IRQ)。獲取這些參數的方法由硬件的接口方式決定。例如，PCI總線作為一種即插即用的總線結構，在 BIOS和操作系統的支持下，能夠自動為設備分配合適的硬件接口參數。其部分程序代碼如下：
1) 定義常量和全局變量 #define PCI9054_DEVICE_ID 0x9054 #define PCI9054_VENDOR_ID 0x10B5 #define PCI9054_MEMSIZE 0x00001000 #define PCI9054_INIT_STATE_MASK (VM_STATE_MASK_VALID | VM_STATE_MASK_WRITABLE | VM_STATE_MASK_CACHEABLE) #define PCI9054_INIT_STATE (VM_STATE_ VALID | VM_STATE_ WRITABLE | VM_STATE_ CACHEABLE_NOT) Typedef struct pci9054Info { UNIT pciBus,pciDevice,pciFunc; Char irq; }PCI9054_INFO; LOCAL PCI9054_INFO pci9054InfoTable={-1,-1,-1,-1};
2）獲取硬件接口參數 Void sysPci9054Init(void) {int pciBus, pciDevice, pciFunc; Int intdex = 0; UINT32 membaseCsr; Char irq; PCI9054_INFO pciRes; pciRes = &pci9054InfoTable; //利用供應商標識和設備標識確定設備的總線號、設備號和功能號，在系統中查找設備 pciFindDevice(VENDER_ID, DEVICE_ID, 0, &pciBus, &pciDevice, &pciFunc) == DDRESS_1, &membaseCsr); //確定映射到系統中的設備基地址 membaseCsr&= PCI_MEMBASE_MASK; //獲得設備的 IRQ pciConfigInByte (pciBus, pciDevice, pciFunc,PCI_CFG_DEV_INT_LINE, &irq); //將設備映射到內存中 sysMmuMapAdd((void)membaseCsr, PCI9054_MEMSIZE , (UINT)PCI9054_INIT_STATE_MASK, (UINT) PCI9054_INIT_STATE); //保存總線號、設備號、功能號和 IRQ pciRes->pciBus = pciBus; pciRes->pciDevice = pciDevice; pciRes->pciFunc = pciFunc; pciRes->irq = irq; //配置設備的 PCI命令寄存器以控制設備 pciConfigOutWord(pciBus,pciDevice,pciFunc,PCI_CFG_COMMAND,PCI_CMD_MEM_ENAB LE|PCI_CMD_MASTER_ENABLE|PCI_CMD_PERR_ENABLE|PCI_CMD_SERR_ENABLE); }
3）設置硬件寄存器 Void setPci9054Reg() {……… }
4) 實現接口函數 Void sysPci9054Intr(int pci9054IntPara) {……… }
5) 啟動設備 Void startPci9054() {……… }
3.2 系統主程序的設計
坦克目標自動跟蹤系統的主程序設計流程如圖 3所示：
目標自動跟蹤系統的主程序的工作原理是：當炮長瞄準目標并測距后，測距指令同時作為自動跟蹤指令啟動自動跟蹤。自動跟蹤器根據 CCD攝像機視頻信號逐幀進行圖像處理，求出瞄準線與目標的失調量，驅動瞄準線自動跟蹤目標。瞄準鏡輸出目標距離、目標角速度和火炮位置給火控計算機。火控計算機根據目標距離、目標角速度、橫風速度等解算彈道并通過炮控裝定火炮的射擊諸元。當火炮裝定到位時，計算機給出允許射擊信號接通擊發電路，此時若炮長按下射擊按鈕，火炮即可發射。火炮發射后退出自動跟蹤，由炮長操縱瞄準鏡。
4 結論
在基于 VxWorks的嵌入式系統下開發的國產某新型坦克的目標自動跟蹤系統滿足了目標自動跟蹤系統的實時性要求，能夠對機動目標狀態信息進行處理，主要達到的性能和技術指標如下：在 3000m有效射程內，能實時、準確地實現對單個機動目標的捕獲和跟蹤，跟蹤丟失率≤ 10%；在目標被遮蔽后，具備預測跟蹤能力。跟蹤精度(包括火控系統誤差在內)為 0.6mil。由以上結論可以看出，本系統已經具備了初步智能化目標自動識別、跟蹤及較好的抗干擾能力，實時性達到系統要求，并且有進一步提高的基礎，具有廣泛的應用前景。本文作者創新點：首次在VxWorks嵌入式操作系統下開發設計了目標自動跟蹤系統，提高了坦克火控系統對單個機動目標的捕獲和自動跟蹤能力。