隨著城市的發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劃的人。由于新型交通管理系統常常造價昂貴，開發這些系統的人們必須找到提升系統性能的新途徑，同時還要保護以前在交通管理系統方面的投資。 Signalbau Huber公司是德國博施（Bosch）集團的附屬公司，為從事交通管理系統研制的國際化大公司。通過使用VxWorks實時操作系統進行生產線改造，Signalbau Huber公司能夠輕松地提升生產能力并為未來的性能增強打下了良好的基礎。到目前為止，Signalbau Huber公司已經在全球銷售了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。

■交通控制系統 交通控制系統無所不在。但是，你是否考慮過驅動交通信號網絡所使用的龐大計算技術呢？下一次你焦急地等待綠燈時，不要忘了交通信號燈只是巨大實時網絡的一小部分，這個實時網絡需要確定的控制框架以及對時間要求苛刻的反應。所以說，盡管看起來要一直等待，但是綠燈會在設計的時間燃亮——嚴格按照實時系統要求的時間工作，既不能早，也不能晚。實時系統是一種有苛刻要求的系統——反應遲鈍，即使正確，也是不能接受的。其實，這不是反應的速度，而是確定的速度。確定的速度是一個實時系統不同于其它系統的關鍵指標。比如，對于工廠自動化應用來說，可能需要微秒級的反應時間，但對另一個系統來說，比如交通控制系統，可能只需要300到500毫秒的反應時間。不管怎么說，這兩個系統都需要運行應用的操作系統具有確定性以及能夠保證的反應。 交通控制系統，如位于德國Unterensingen的Signalbau Huber公司生產的那些產品，都是實時系統，要求能夠保證的反應時間。Deuschle是Signalbau Huber公司從事開發工作的一位工程師。他說：“當信號燈出問題時，例如某人撞到了桿子上，在300毫秒內，整個系統需要安全并且穩定——每次都必須這樣。否則，就會造成交通混亂！” 做為德國博施（Bosch）集團的附屬公司以及為從事交通管理系統研制的國際化專業公司，Signalbau Huber公司最近改造了位于Unterensingen的系統，以滿足越來越多開車人的需要。 ■三層的系統結構 Signalbau Huber公司生產的交通控制系統由三層構成，從上向下分別為運行計算機，區域計算機服務器以及交叉路口控制節點計算機。運行計算機目前使用的是惠普公司基于700 UNIX系列的工作站，負責整個系統的管理，包括收集，分析以及分發來自/送往區域計算機的數據與系統命令。 UNIX系統具有快速磁盤存取能力以及友好的用戶接口，是為運行計算機選用的操作系統。不過，該交通控制系統下面的兩個層次需要確定的反應并使用實時的操作系統，保證反應的時間。 交叉路口控制節點位于控制架構的最低層次上。正如其名稱所提示的那樣，這些計算機位于每一個交叉路口，收集實時數據并將實時數據反饋給區域服務器。該信息可能包括行人等待穿越馬路的信息，或者交通信號桿損壞的信息。每一個區域服務器均可連接最多256個控制節點，成為整個系統的主要通信裝置，向運行計算機以及相應的交叉路口控制節點發送并反饋數據、命令。每一個區域服務器大約有兩個基于68030的中央處理單元。一個CPU負責到運行計算機的連接，另一個負責與控制節點進行通信。通過將這些功能分開，Signalbau Huber公司的工程師們就可以放心：對于來自控制節點數據快速并且準確反應的能力將永遠不會被系統管理功能所忽視。換句話來說，區域服務器以及控制節點的反應時間不會出錯。 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的9995處理器。不過，隨著時間的推移，這些控制節點計算機顯然需要更換核心處理器，提高處理能力并改善存儲容量。Unterensingen的交通計算機開發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，這是重要的一點。我們要從頭開始重新制造計算機的話，沒有那么多的時間，費用也承擔不起。更重要地是，主板設計沒有問題——我們所需要的只是一個功能更強大的處理器。” ■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公司把注意力轉向尋找新的實時操作系統，以便運行應用軟件。Signalbau Huber公司對三種商業化的系統進行了大量的測試工作，最后選擇了Wind River公司的VxWorks實時操作系統。使用該操作系統做為新的MTC40/200/4000交叉路口計算機的心臟，后來，也用做區域服務器的心臟。象Deuschle說的那樣，選擇VxWorks實時操作系統的決定性因素是因為VxWorks具有業界領先的組網能力以及Wind River公司將開發工具與運行環境完美地結合在一起。Deuschle說：“VxWorks支持遠端程序調用，這樣就能夠從RTOS上直接執行UNIX程序，整個交通系統效率更高。說到組網能力，VxWorks是真正的領先者。” 用于交叉路口計算機的定制板卡設計要求Signalbau Huber公司工程師們使用SLIP協議（串行TCP/IP協議），進行開發系統與68020目標系統的通信。在這種情況下，串行調試以及測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點時，能夠使用Wind River的目標調試代理工具。他說：“對于擁有有限資源的開發人員來說，Wind River的目標代理工具是理想的。它需要更大系統的更少的存儲空間以及更少的測試幫助，使得緊密嵌入式系統的調試工作不那么費力，也不用花費那么多時間。”后來，Signalbau Huber公司將區域計算機的實時操作系統切換到VxWorks時，目標代理工具已經做好了準備，等候啟用。 ■主機與目標系統之間的協調 Signalbau Huber公司的軟件開發小組對Wind River的開發環境非常喜歡——尤其是它符合業界標準并且UNIX類似。Deuschle說：“它滿足了我們最大的期望值”。 使用VxWorks開發工具，在Sun主機工作站上面進行交通系統軟件的開發，之后通過基于SLIP協議的終端服務器下載到目標系統。由于Wind River包括了標準的SLIP協議，具有核心的VxWorks組網能力，終端服務器能夠識別SLIP，因此，目標板卡上不需要額外的以太網控制器。Deuschle說：“在目標系統上增加以太網控制器將顯著地增加造價。VxWorks支持SLIP協議，這給我們省了不少錢。” 對于Signalbau Huber公司的工程師們來說，VxWorks的移動能力是另一個好處。對他們來說，節省開發時間是一個關鍵的成功因素。象Deuschle說的那樣，將VxWorks移植到其它計算機板卡以及CPU比較簡單。他說：“使用Wind River的板卡支持套件以及移動開發工具，具有UNIX開發經驗的任何軟件開發人員都可以獨立完成——因此，可以有更多的時間進行應用開發。甚至添加新的驅動器也很簡單。” ■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。對于全球的交通管理系統來說，VxWorks酷似UNIX操作系統并且有確定的反應時間，這是個大好事。使用Signalbau Huber公司等性能改善的新型系統，實時交通信號燈的時代已經來臨。所以，下一次輕松地通過完美定時的綠燈時，可以問問你自己是什么在驅動著這個交通控制系統——答案很可能就是Wind River的VxWorks實時操作系統。