1引言
　　綜合航空電子亦稱航空電子，其英文“Avionics”是由“Aviation(航空)”和“Electronic s(電子學)”結合派生出來的。自二次世界大戰后的幾十年來，美國、德國、法國、英國、前蘇聯先后開展航空電子系統技術的研究，航空電子已經成為一門獨立的學科。
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　　計算機在綜合航空電子系統中處于一個核心的地位，這些計算機屬于嵌入式系統。當嵌入式系統比較復雜而采用32 b CPU時，他處理的資源量非常大，尋址可以達到4 GB空間，可以實現實時多任務并發處理，選用合適的操作系統是進行航空電子技術開發的關鍵。

　　VxWorks操作系統是美國WindRiver公司設計開發的一種嵌入式實時操作系統（RTOS），他以高性能的內核、高度裁剪性以及友好的用戶開發環境，在嵌入式實時操作系統領域得到廣泛的應用。

2VxWorks體系結構
　　VxWorks 操作系統包括了板級支持包BSP(Board Support Package)、進程管理、存儲管理、設備管理、文件系統管理、網絡協議等幾個部分。VxWorks只占用了很小的存儲空間，并可高度裁剪，保證了系統能以較高的效率運行。

2.1板級支持包BSP
　　板級支持包對各種板子的硬件功能提供了統一的軟件接口，他包括硬件初始化、中斷的產生和處理、硬件時鐘和計時器管理、局域和總線內存地址映射、內存分配等。每個板級支持包括一個 ROM 啟動（Boot ROM）或其他啟動機制。

2.2高性能的實時操作系統核心
　　VxWorks 的核心wind，包括多任務調度（采用優先級搶占方式）、任務間的同步和進程間通 信機制以及中斷處理、看門狗和內存管理機制。wind 核心提供信號量作為任務間同步和互 斥的機制。

2.3網絡協議
　　VxWorks提供了對TCP/IP 網絡協議的支持，所有的 VxWorks 網絡機制都遵循標準的 Intern et 協議。

2.4文件系統和I/O系統
　　VxWorks支持4種文件系統：DosFs，rt11Fs，rawFs，tapeFs。普通數據文件，外部設備都統 一作為文件處理，這類似于Unix。VxWorks 提供了一個快速靈活的與ANSI C兼容的I/O系統 ，包括Unix標準的緩沖I/O和POSIX標準的異步I/O。

3集成開發環境TornadoⅡ
　　TornadoⅡ是嵌入式實時領域基于VxWorks的開發調試環境，是實現嵌入式實時應用程序的完整的軟件開發平臺，是交叉開發環境運行在主機上的部分。TornadoⅡ包含3個部分：

　　(1)運行在主機和目標機上的強有力的交叉開發工具和實用程序。
　　(2)運行在目標機上的高性能、可裁剪的實時操作系統VxWorks。
　　(3)連接宿主機和目標機的通訊協議。

3.1TornadoⅡ的特點
　　TornadoⅡ允許開發者增量地將目標模塊加載到目標系統上去，這種動態的鏈接和加載功能是TornadoⅡ系統的核心功能。集成仿真器可以迅速開始開發工作，并能進行自動的操作系統依賴性分析和代碼容量計算，TornadoⅡ調試環境提供局部變量窗口，能進行GUI數據顯示和修改，并能進行任務級和系統級調試和中心斷點控制。

3.2TornadoⅡ軟件工具包
　　TornadoⅡ軟件工具包包括以下幾種：圖形化的交叉調試器、工程配置工具、集成仿真器、 診斷分析工具、C/C++編譯器、軟件邏輯分析儀和其他一些管理工具。

4VxWorks在綜合航空電子系統中的應用
4.1綜合航空電子系統的特點
　　航空電子系統經歷了分立式、混合式、聯合式向綜合化、高度綜合化方向發展。綜合化的航空電子系統不僅實現了機上的信息綜合，而且能夠有效地綜合C3I和預警機發送的信息，由此可以滿足現代和未來戰爭的需求。新一代航空電子系統有如下特點：

　　(1)系統功能從縱向劃分過渡到橫向劃分，提出了功能分區的概念。
　　(2)綜合化進一步向深、廣方向發展。
　　(3)以外場可更換模塊(LRM)代替了外場可更換單元(LRU)為基礎。
　　(4)在LRM一級上實現硬件資源共享和硬件余度。
　　(5)向智能化發展。

4.2新一代航空電子系統的關鍵技術
　　新一代航空電子系統不僅引進了新的思想、新的概念；而且要有新器件、新技術、新開發的工具來支持。新一代航空電子系統主要關鍵技術及其作用如下：

　　(1)通用模塊技術是系統綜合及更高程度綜合的基礎，整個航空電子系統實現模塊化的結構，不僅能適應航空電子系統的各種應用，而且系統發生故障時便于檢測和重構。

　　(2)高速多路傳輸總線技術是新一代航空電子系統的關鍵技術之一。航空電子綜合系統的實 現主要取決于更通用的數據傳輸機制，并要求數據總線具有高度的分布式處理能力和高吞吐率。軟件技術是航空電子綜合系統的基礎和核心，現代航空電子系統已從電子機械密集型向軟件密集型過渡。因此，在TornadoⅡ和VxWorks環境下利用現代軟件工程方法開發可重用的通用軟件將有助于提高軟件生產效率。

　　(3)數據融合技術是當今傳感器數據處理的發展方向，所謂數據融合就是根據多種信息資源 進行檢測、互連、相關、估計、信息與數據聯系的多層次、多界面的信息處理，從而獲取精確的有關狀態和屬性的估計，獲取完整的實時態勢及威脅程度評估的方法和手段。

　　(4)仿真技術是航空電子綜合系統的一項重要試驗技術，他是以計算機硬件及相應的軟件為基礎，以現代控制論與相似原理為方法，借助系統模型對設想的和真實的系統進行解析或半實物混合仿真試驗研究的一門綜合性新興技術。

4.3VxWorks在綜合航空電子系統中的應用
　　由于VxWorks的高可靠性、實時性、廣泛的適應性及靈活性，使其非常適合于開發新一代航 空電子系統。在通用機及其操作系統如Windows，Unix和Linux上，三維圖形技術、多媒體技 術、網絡技術、人工智能專家系統技術和分布式交互仿真技術都有很大的發展。VxWorks對 C++和TCP/IP的支持，使得其較容易將上述技術移植到航空電子系統中，這可以分3步進行：

　　(1)在通用機上設計好數據處理和控制模塊。

　　(2)在TornadoⅡ下通過WTX(Wind River Tool eXchange)和WDB(Wind DeBug)協議將這些模塊 下載到目標機中；前者用于通用機內部Tornado工具與Target Server之間通信，后者用于主 機Target Server與目標機之間的通信。

　　(3)利用TornadoⅡ下的軟件工具對目標機進行調試。

　　下面以專家系統技術的移植為例，說明VxWorks在綜合航空電子系統中的應用。

　　駕駛員助手系統屬于一種專家系統，他可以完成收集數據、推理和判斷并作出決斷，可以直接給出控制指令，也可以向駕駛員提出處理建議，由駕駛員決斷及實施控制。這樣，駕駛員可從過量的任務負擔中解脫出來，集中精力于高層次的判斷，并可避免人腦在某些方面的能力不足。目前較流行的專家系統開發工具有CLIPS，CLIPS是由美國航空航天局和約翰遜太空中心用C語言實現的，其含義是“C語言集成產生式系統”。他支持3種編程模式：基于規則的、面向對象的、面向過程的。其語法和LISP語言類似，提供了產生式、謂詞、框架和面向對象的知識表示法。CLIPS除了具有普通產生式系統的組成和功能外，還可以給規則賦予一定的優先級，采用Rete模式匹配算法，大大地提高了推理效率，使得該系統實用化。在其規則和事實中可以設置某些參數，使其具有不精確推理的能力。他還可將知識庫和事實分成許多模塊，因此易于設計較大的系統和具有較強的擴充能力。

　　標準CLIPS是基于解釋執行的，除了能調用系統定義的函數之外，還能調用用戶自定義的函 數。但用解釋型的CLIPS開發駕駛員助手系統是不合適的，需要對他進行裁剪并編譯成獨立運行代碼。CLIPS大約有60個模塊，包括內存管理、符號管理、事實管理、規則和議程的管理、模板和通用函數、類和消息的管理等，源代碼包括約160個頭文件和C文件。通過對CL IPS源代碼中的編譯標志進行修改，可對 CLIPS進行裁剪并形成獨立運行代碼。由于CLIPS和 VxWorks對ANSI C的兼容，可以將編譯型的CLIPS代碼放在VxWork下運行。因此可按如下步驟進行駕駛員助手系統的開發：

　　(1)描述駕駛員的判斷、操作規則，用適當的知識表示技術如產生式、框架等表示出來。
　　(2)將上述知識輸入到解釋型CLIPS中，并調試通過。
　　(3)將上述調通的知識融入到編譯型CLIPS中，形成駕駛員助手專家系統。
　　(4)將駕駛員助手專家系統通過TornadoⅡ裝入到VxWorks中。
　　上面只是簡單地說明了駕駛員助手系統開發的一般過程，實際系統的開發由于要考慮航空電 子系統的可靠性和實時性，因而要復雜得多。

5結語
　　在航空電子領域，我國和先進國家還有差距。美國的F16，FA18戰斗機、B 2隱形轟炸機和愛國者導彈上，使用了VxWorks。為了趕超國際先進水平，從軟件方 面來說，研究和開發基于VxWorks的應用系統具有非常重要的意義。