隨著城市的發(fā)展以及更多的車輛涌向街道，交通問題困擾著開車的人，步行的人以及城市規(guī)劃的人。由于新型交通管理系統(tǒng)常常造價(jià)昂貴，開發(fā)這些系統(tǒng)的人們必須找到提升系統(tǒng)性能的新途徑，同時(shí)還要保護(hù)以前在交通管理系統(tǒng)方面的投資。 Signalbau Huber公司是德國(guó)博施（Bosch）集團(tuán)的附屬公司，為從事交通管理系統(tǒng)研制的國(guó)際化大公司。通過使用VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)線改造，Signalbau Huber公司能夠輕松地提升生產(chǎn)能力并為未來的性能增強(qiáng)打下了良好的基礎(chǔ)。到目前為止，Signalbau Huber公司已經(jīng)在全球銷售了14,000套交叉路口交通控制器以及100余套完整的交通控制系統(tǒng)。

■交通控制系統(tǒng) 交通控制系統(tǒng)無(wú)所不在。但是，你是否考慮過驅(qū)動(dòng)交通信號(hào)網(wǎng)絡(luò)所使用的龐大計(jì)算技術(shù)呢？下一次你焦急地等待綠燈時(shí)，不要忘了交通信號(hào)燈只是巨大實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的一小部分，這個(gè)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)需要確定的控制框架以及對(duì)時(shí)間要求苛刻的反應(yīng)。所以說，盡管看起來要一直等待，但是綠燈會(huì)在設(shè)計(jì)的時(shí)間燃亮——嚴(yán)格按照實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求的時(shí)間工作，既不能早，也不能晚。實(shí)時(shí)系統(tǒng)是一種有苛刻要求的系統(tǒng)——反應(yīng)遲鈍，即使正確，也是不能接受的。其實(shí)，這不是反應(yīng)的速度，而是確定的速度。確定的速度是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)不同于其它系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)。比如，對(duì)于工廠自動(dòng)化應(yīng)用來說，可能需要微秒級(jí)的反應(yīng)時(shí)間，但對(duì)另一個(gè)系統(tǒng)來說，比如交通控制系統(tǒng)，可能只需要300到500毫秒的反應(yīng)時(shí)間。不管怎么說，這兩個(gè)系統(tǒng)都需要運(yùn)行應(yīng)用的操作系統(tǒng)具有確定性以及能夠保證的反應(yīng)。 交通控制系統(tǒng)，如位于德國(guó)Unterensingen的Signalbau Huber公司生產(chǎn)的那些產(chǎn)品，都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，要求能夠保證的反應(yīng)時(shí)間。Deuschle是Signalbau Huber公司從事開發(fā)工作的一位工程師。他說：“當(dāng)信號(hào)燈出問題時(shí)，例如某人撞到了桿子上，在300毫秒內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)需要安全并且穩(wěn)定——每次都必須這樣。否則，就會(huì)造成交通混亂！” 做為德國(guó)博施（Bosch）集團(tuán)的附屬公司以及為從事交通管理系統(tǒng)研制的國(guó)際化專業(yè)公司，Signalbau Huber公司最近改造了位于Unterensingen的系統(tǒng)，以滿足越來越多開車人的需要。 ■三層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) Signalbau Huber公司生產(chǎn)的交通控制系統(tǒng)由三層構(gòu)成，從上向下分別為運(yùn)行計(jì)算機(jī)，區(qū)域計(jì)算機(jī)服務(wù)器以及交叉路口控制節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)。運(yùn)行計(jì)算機(jī)目前使用的是惠普公司基于700 UNIX系列的工作站，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理，包括收集，分析以及分發(fā)來自/送往區(qū)域計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)命令。 UNIX系統(tǒng)具有快速磁盤存取能力以及友好的用戶接口，是為運(yùn)行計(jì)算機(jī)選用的操作系統(tǒng)。不過，該交通控制系統(tǒng)下面的兩個(gè)層次需要確定的反應(yīng)并使用實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)，保證反應(yīng)的時(shí)間。 交叉路口控制節(jié)點(diǎn)位于控制架構(gòu)的最低層次上。正如其名稱所提示的那樣，這些計(jì)算機(jī)位于每一個(gè)交叉路口，收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋給區(qū)域服務(wù)器。該信息可能包括行人等待穿越馬路的信息，或者交通信號(hào)桿損壞的信息。每一個(gè)區(qū)域服務(wù)器均可連接最多256個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，成為整個(gè)系統(tǒng)的主要通信裝置，向運(yùn)行計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的交叉路口控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送并反饋數(shù)據(jù)、命令。每一個(gè)區(qū)域服務(wù)器大約有兩個(gè)基于68030的中央處理單元。一個(gè)CPU負(fù)責(zé)到運(yùn)行計(jì)算機(jī)的連接，另一個(gè)負(fù)責(zé)與控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。通過將這些功能分開，Signalbau Huber公司的工程師們就可以放心：對(duì)于來自控制節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)快速并且準(zhǔn)確反應(yīng)的能力將永遠(yuǎn)不會(huì)被系統(tǒng)管理功能所忽視。換句話來說，區(qū)域服務(wù)器以及控制節(jié)點(diǎn)的反應(yīng)時(shí)間不會(huì)出錯(cuò)。 Signalbau Huber公司最初的交叉路口微型控制器MTC30/300/3000s，主板為定制的，選用德州儀器公司生產(chǎn)的9995處理器。不過，隨著時(shí)間的推移，這些控制節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)顯然需要更換核心處理器，提高處理能力并改善存儲(chǔ)容量。Unterensingen的交通計(jì)算機(jī)開發(fā)人員希望這種變化要快一些并且輕松一些。Deuschle說：“主板要盡量少做改動(dòng)，這是重要的一點(diǎn)。我們要從頭開始重新制造計(jì)算機(jī)的話，沒有那么多的時(shí)間，費(fèi)用也承擔(dān)不起。更重要地是，主板設(shè)計(jì)沒有問題——我們所需要的只是一個(gè)功能更強(qiáng)大的處理器?！? ■用于交叉路口控制的硬件與軟件 決定使用68020處理器后，Signalbau Huber公司把注意力轉(zhuǎn)向?qū)ふ倚碌膶?shí)時(shí)操作系統(tǒng)，以便運(yùn)行應(yīng)用軟件。Signalbau Huber公司對(duì)三種商業(yè)化的系統(tǒng)進(jìn)行了大量的測(cè)試工作，最后選擇了Wind River公司的VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。使用該操作系統(tǒng)做為新的MTC40/200/4000交叉路口計(jì)算機(jī)的心臟，后來，也用做區(qū)域服務(wù)器的心臟。象Deuschle說的那樣，選擇VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的決定性因素是因?yàn)閂xWorks具有業(yè)界領(lǐng)先的組網(wǎng)能力以及Wind River公司將開發(fā)工具與運(yùn)行環(huán)境完美地結(jié)合在一起。Deuschle說：“VxWorks支持遠(yuǎn)端程序調(diào)用，這樣就能夠從RTOS上直接執(zhí)行UNIX程序，整個(gè)交通系統(tǒng)效率更高。說到組網(wǎng)能力，VxWorks是真正的領(lǐng)先者?！?用于交叉路口計(jì)算機(jī)的定制板卡設(shè)計(jì)要求Signalbau Huber公司工程師們使用SLIP協(xié)議（串行TCP/IP協(xié)議），進(jìn)行開發(fā)系統(tǒng)與68020目標(biāo)系統(tǒng)的通信。在這種情況下，串行調(diào)試以及測(cè)試工作是可以接受的。 但是，Deuschle希望他的工作組開始建造交叉路口控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，能夠使用Wind River的目標(biāo)調(diào)試代理工具。他說：“對(duì)于擁有有限資源的開發(fā)人員來說，Wind River的目標(biāo)代理工具是理想的。它需要更大系統(tǒng)的更少的存儲(chǔ)空間以及更少的測(cè)試幫助，使得緊密嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試工作不那么費(fèi)力，也不用花費(fèi)那么多時(shí)間?！焙髞恚琒ignalbau Huber公司將區(qū)域計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)切換到VxWorks時(shí)，目標(biāo)代理工具已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，等候啟用。 ■主機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào) Signalbau Huber公司的軟件開發(fā)小組對(duì)Wind River的開發(fā)環(huán)境非常喜歡——尤其是它符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)并且UNIX類似。Deuschle說：“它滿足了我們最大的期望值”。 使用VxWorks開發(fā)工具，在Sun主機(jī)工作站上面進(jìn)行交通系統(tǒng)軟件的開發(fā)，之后通過基于SLIP協(xié)議的終端服務(wù)器下載到目標(biāo)系統(tǒng)。由于Wind River包括了標(biāo)準(zhǔn)的SLIP協(xié)議，具有核心的VxWorks組網(wǎng)能力，終端服務(wù)器能夠識(shí)別SLIP，因此，目標(biāo)板卡上不需要額外的以太網(wǎng)控制器。Deuschle說：“在目標(biāo)系統(tǒng)上增加以太網(wǎng)控制器將顯著地增加造價(jià)。VxWorks支持SLIP協(xié)議，這給我們省了不少錢?！?對(duì)于Signalbau Huber公司的工程師們來說，VxWorks的移動(dòng)能力是另一個(gè)好處。對(duì)他們來說，節(jié)省開發(fā)時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵的成功因素。象Deuschle說的那樣，將VxWorks移植到其它計(jì)算機(jī)板卡以及CPU比較簡(jiǎn)單。他說：“使用Wind River的板卡支持套件以及移動(dòng)開發(fā)工具，具有UNIX開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的任何軟件開發(fā)人員都可以獨(dú)立完成——因此，可以有更多的時(shí)間進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。甚至添加新的驅(qū)動(dòng)器也很簡(jiǎn)單。” ■交通管理更方便 隨著更多的開車族上路，越來越需要有效的交通管理系統(tǒng)。對(duì)于全球的交通管理系統(tǒng)來說，VxWorks酷似UNIX操作系統(tǒng)并且有確定的反應(yīng)時(shí)間，這是個(gè)大好事。使用Signalbau Huber公司等性能改善的新型系統(tǒng)，實(shí)時(shí)交通信號(hào)燈的時(shí)代已經(jīng)來臨。所以，下一次輕松地通過完美定時(shí)的綠燈時(shí)，可以問問你自己是什么在驅(qū)動(dòng)著這個(gè)交通控制系統(tǒng)——答案很可能就是Wind River的VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。