1引言
　　综合航空电子亦称航空电子，其英文“Avionics”是由“Aviation(航空)”和“Electronic s(电子学)”结合派生出来的。自二次世界大战后的几十年来，美国、德国、法国、英国、前苏联先后开展航空电子系统技术的研究，航空电子已经成为一门独立的学科。
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　　计算机在综合航空电子系统中处于一个核心的地位，这些计算机属于嵌入式系统。当嵌入式系统比较复杂而采用32 b CPU时，他处理的资源量非常大，寻址可以达到4 GB空间，可以实现实时多任务并发处理，选用合适的操作系统是进行航空电子技术开发的关键。

　　VxWorks操作系统是美国WindRiver公司设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），他以高性能的内核、高度裁剪性以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域得到广泛的应用。

2VxWorks体系结构
　　VxWorks 操作系统包括了板级支持包BSP(Board Support Package)、进程管理、存储管理、设备管理、文件系统管理、网络协议等几个部分。VxWorks只占用了很小的存储空间，并可高度裁剪，保证了系统能以较高的效率运行。

2.1板级支持包BSP
　　板级支持包对各种板子的硬件功能提供了统一的软件接口，他包括硬件初始化、中断的产生和处理、硬件时钟和计时器管理、局域和总线内存地址映射、内存分配等。每个板级支持包括一个 ROM 启动（Boot ROM）或其他启动机制。

2.2高性能的实时操作系统核心
　　VxWorks 的核心wind，包括多任务调度（采用优先级抢占方式）、任务间的同步和进程间通 信机制以及中断处理、看门狗和内存管理机制。wind 核心提供信号量作为任务间同步和互 斥的机制。

2.3网络协议
　　VxWorks提供了对TCP/IP 网络协议的支持，所有的 VxWorks 网络机制都遵循标准的 Intern et 协议。

2.4文件系统和I/O系统
　　VxWorks支持4种文件系统：DosFs，rt11Fs，rawFs，tapeFs。普通数据文件，外部设备都统 一作为文件处理，这类似于Unix。VxWorks 提供了一个快速灵活的与ANSI C兼容的I/O系统 ，包括Unix标准的缓冲I/O和POSIX标准的异步I/O。

3集成开发环境TornadoⅡ
　　TornadoⅡ是嵌入式实时领域基于VxWorks的开发调试环境，是实现嵌入式实时应用程序的完整的软件开发平台，是交叉开发环境运行在主机上的部分。TornadoⅡ包含3个部分：

　　(1)运行在主机和目标机上的强有力的交叉开发工具和实用程序。
　　(2)运行在目标机上的高性能、可裁剪的实时操作系统VxWorks。
　　(3)连接宿主机和目标机的通讯协议。

3.1TornadoⅡ的特点
　　TornadoⅡ允许开发者增量地将目标模块加载到目标系统上去，这种动态的链接和加载功能是TornadoⅡ系统的核心功能。集成仿真器可以迅速开始开发工作，并能进行自动的操作系统依赖性分析和代码容量计算，TornadoⅡ调试环境提供局部变量窗口，能进行GUI数据显示和修改，并能进行任务级和系统级调试和中心断点控制。

3.2TornadoⅡ软件工具包
　　TornadoⅡ软件工具包包括以下几种：图形化的交叉调试器、工程配置工具、集成仿真器、 诊断分析工具、C/C++编译器、软件逻辑分析仪和其他一些管理工具。

4VxWorks在综合航空电子系统中的应用
4.1综合航空电子系统的特点
　　航空电子系统经历了分立式、混合式、联合式向综合化、高度综合化方向发展。综合化的航空电子系统不仅实现了机上的信息综合，而且能够有效地综合C3I和预警机发送的信息，由此可以满足现代和未来战争的需求。新一代航空电子系统有如下特点：

　　(1)系统功能从纵向划分过渡到横向划分，提出了功能分区的概念。
　　(2)综合化进一步向深、广方向发展。
　　(3)以外场可更换模块(LRM)代替了外场可更换单元(LRU)为基础。
　　(4)在LRM一级上实现硬件资源共享和硬件余度。
　　(5)向智能化发展。

4.2新一代航空电子系统的关键技术
　　新一代航空电子系统不仅引进了新的思想、新的概念；而且要有新器件、新技术、新开发的工具来支持。新一代航空电子系统主要关键技术及其作用如下：

　　(1)通用模块技术是系统综合及更高程度综合的基础，整个航空电子系统实现模块化的结构，不仅能适应航空电子系统的各种应用，而且系统发生故障时便于检测和重构。

　　(2)高速多路传输总线技术是新一代航空电子系统的关键技术之一。航空电子综合系统的实 现主要取决于更通用的数据传输机制，并要求数据总线具有高度的分布式处理能力和高吞吐率。软件技术是航空电子综合系统的基础和核心，现代航空电子系统已从电子机械密集型向软件密集型过渡。因此，在TornadoⅡ和VxWorks环境下利用现代软件工程方法开发可重用的通用软件将有助于提高软件生产效率。

　　(3)数据融合技术是当今传感器数据处理的发展方向，所谓数据融合就是根据多种信息资源 进行检测、互连、相关、估计、信息与数据联系的多层次、多界面的信息处理，从而获取精确的有关状态和属性的估计，获取完整的实时态势及威胁程度评估的方法和手段。

　　(4)仿真技术是航空电子综合系统的一项重要试验技术，他是以计算机硬件及相应的软件为基础，以现代控制论与相似原理为方法，借助系统模型对设想的和真实的系统进行解析或半实物混合仿真试验研究的一门综合性新兴技术。

4.3VxWorks在综合航空电子系统中的应用
　　由于VxWorks的高可靠性、实时性、广泛的适应性及灵活性，使其非常适合于开发新一代航 空电子系统。在通用机及其操作系统如Windows，Unix和Linux上，三维图形技术、多媒体技 术、网络技术、人工智能专家系统技术和分布式交互仿真技术都有很大的发展。VxWorks对 C++和TCP/IP的支持，使得其较容易将上述技术移植到航空电子系统中，这可以分3步进行：

　　(1)在通用机上设计好数据处理和控制模块。

　　(2)在TornadoⅡ下通过WTX(Wind River Tool eXchange)和WDB(Wind DeBug)协议将这些模块 下载到目标机中；前者用于通用机内部Tornado工具与Target Server之间通信，后者用于主 机Target Server与目标机之间的通信。

　　(3)利用TornadoⅡ下的软件工具对目标机进行调试。

　　下面以专家系统技术的移植为例，说明VxWorks在综合航空电子系统中的应用。

　　驾驶员助手系统属于一种专家系统，他可以完成收集数据、推理和判断并作出决断，可以直接给出控制指令，也可以向驾驶员提出处理建议，由驾驶员决断及实施控制。这样，驾驶员可从过量的任务负担中解脱出来，集中精力于高层次的判断，并可避免人脑在某些方面的能力不足。目前较流行的专家系统开发工具有CLIPS，CLIPS是由美国航空航天局和约翰逊太空中心用C语言实现的，其含义是“C语言集成产生式系统”。他支持3种编程模式：基于规则的、面向对象的、面向过程的。其语法和LISP语言类似，提供了产生式、谓词、框架和面向对象的知识表示法。CLIPS除了具有普通产生式系统的组成和功能外，还可以给规则赋予一定的优先级，采用Rete模式匹配算法，大大地提高了推理效率，使得该系统实用化。在其规则和事实中可以设置某些参数，使其具有不精确推理的能力。他还可将知识库和事实分成许多模块，因此易于设计较大的系统和具有较强的扩充能力。

　　标准CLIPS是基于解释执行的，除了能调用系统定义的函数之外，还能调用用户自定义的函 数。但用解释型的CLIPS开发驾驶员助手系统是不合适的，需要对他进行裁剪并编译成独立运行代码。CLIPS大约有60个模块，包括内存管理、符号管理、事实管理、规则和议程的管理、模板和通用函数、类和消息的管理等，源代码包括约160个头文件和C文件。通过对CL IPS源代码中的编译标志进行修改，可对 CLIPS进行裁剪并形成独立运行代码。由于CLIPS和 VxWorks对ANSI C的兼容，可以将编译型的CLIPS代码放在VxWork下运行。因此可按如下步骤进行驾驶员助手系统的开发：

　　(1)描述驾驶员的判断、操作规则，用适当的知识表示技术如产生式、框架等表示出来。
　　(2)将上述知识输入到解释型CLIPS中，并调试通过。
　　(3)将上述调通的知识融入到编译型CLIPS中，形成驾驶员助手专家系统。
　　(4)将驾驶员助手专家系统通过TornadoⅡ装入到VxWorks中。
　　上面只是简单地说明了驾驶员助手系统开发的一般过程，实际系统的开发由于要考虑航空电 子系统的可靠性和实时性，因而要复杂得多。

5结语
　　在航空电子领域，我国和先进国家还有差距。美国的F16，FA18战斗机、B 2隐形轰炸机和爱国者导弹上，使用了VxWorks。为了赶超国际先进水平，从软件方 面来说，研究和开发基于VxWorks的应用系统具有非常重要的意义。