一種工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真，具體涉及一種 工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)工業(yè)的熱點(diǎn)之一，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到信息 家電、工業(yè)控制、通信與電子設(shè)備、人工智能設(shè)備等領(lǐng)域。而嵌入式系統(tǒng)的軟件與目標(biāo)硬件 緊密相關(guān)，軟件的開發(fā)與目標(biāo)硬件緊密相關(guān)，軟件的開發(fā)與硬件環(huán)境的選擇、設(shè)計(jì)和配置相 互影響，硬件平臺與嵌入式應(yīng)用的復(fù)雜程度不斷提高，導(dǎo)致軟件開發(fā)周期長，開發(fā)成本昂 貴、軟件功能調(diào)試和性能測試不能及時(shí)完成，軟件質(zhì)量甚至整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量都無法保證。
[0003] 同時(shí)，由于工業(yè)電子的發(fā)展，系統(tǒng)的功能、應(yīng)用場景、使用方法復(fù)雜度急劇增加，系 統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)的難度增加，后期的設(shè)計(jì)變更代價(jià)巨大。針對社會系統(tǒng)、戰(zhàn) 場環(huán)境、物流等邏輯對象，真實(shí)系統(tǒng)模擬的方式往往耗資巨大甚至不可實(shí)現(xiàn)。而工業(yè)電子的 嵌入式軟件的可靠性要求更高，一旦發(fā)生故障，往往會引起災(zāi)難性后果或造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì) 損失。
[0004] 而且，隨著軟硬件復(fù)雜程度的不斷提高，使用HDL(HardwareDescription Language，硬件描述語言）的邏輯設(shè)計(jì)，綜合和實(shí)施技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，但是，從單一 的系統(tǒng)級描述開始的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法仍處于起步階段。
[0005] 而傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法，S卩，硬件、軟件設(shè)計(jì)的分割狀態(tài)和順序的設(shè)計(jì)方 法，不利于修改設(shè)計(jì)，而且相對成本較高、周期較長，不能滿足激烈的市場競爭的需求。
[0006] 所以，亟需通過數(shù)字化的仿真方式對工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以最小的代 價(jià)獲得盡可能真實(shí)的結(jié)果，為現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目實(shí)施提供參考依據(jù)。其中包括利用數(shù)字模型和仿真 環(huán)境將系統(tǒng)對象行為進(jìn)行完整的定義，以及解決由于數(shù)據(jù)不可見性導(dǎo)致的模擬與真實(shí)環(huán)境 的設(shè)計(jì)相差較大的問題。同時(shí)，解決工業(yè)電子嵌入式軟件與硬件結(jié)合非常緊密所導(dǎo)致的需 要搭建目標(biāo)環(huán)境的問題，有效的解決因軟硬件開發(fā)不同步，搭建費(fèi)用過高的問題。
[0007] 但是，現(xiàn)有的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)都需要人工設(shè)計(jì)好設(shè)備模型的代碼 模板，然后根據(jù)工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的接口控制文件、系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)和設(shè)備邏輯數(shù)據(jù)進(jìn)行 設(shè)備模型的設(shè)計(jì)。這種方法一方面效率低，另外一方面難以與前期建立的行為邏輯模型建 立起關(guān)聯(lián)，從而可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的前后不一致，難以形成工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的全生命周期 統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而造成仿真效率低、仿真效果差等。
[0008] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)缺陷，迫切需要研制一種新型的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的 仿真系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)工業(yè)電 子嵌入式系統(tǒng)的仿真，且能保證數(shù)據(jù)的一致性和仿真結(jié)果的正確性。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真 系統(tǒng)，其包括：
[0011] 設(shè)備模型生成模塊，該設(shè)備模型生成模塊用于基于SystemC用C++定義出仿真用 設(shè)備模型規(guī)范，并依據(jù)工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型確定仿真用設(shè)備模型，所述設(shè) 備模型用于模擬工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備；
[0012] 仿真模型，該仿真模型包括激勵(lì)模型、監(jiān)控模型、仿真內(nèi)核和所述設(shè)備模型，其中， 所述激勵(lì)模型為整個(gè)仿真過程提供激勵(lì)，其包括激勵(lì)信號和激勵(lì)邏輯；所述監(jiān)控模型用于 獲取仿真過程中各種信號的變化，其包括監(jiān)控信號和監(jiān)控邏輯；所述仿真內(nèi)核包括時(shí)間軸 和由各種信號包構(gòu)成的信號庫，用于在時(shí)間軸的統(tǒng)一調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)模型、設(shè)備模型和監(jiān) 控模型之間的信號和邏輯的并行調(diào)度；
[0013] 仿真激勵(lì)源，其模擬真實(shí)飛行情況下所述工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的各種激勵(lì)，并與 所述激勵(lì)模型進(jìn)行信號對接；
[0014] 飛行器外部模型，在仿真過程中，所述飛行器外部模型通過自身模型的解算得到 與相應(yīng)模擬飛行相關(guān)的外部信號；
[0015] 仿真監(jiān)控設(shè)備，其與所述監(jiān)控模型進(jìn)行信號對接，用以顯示仿真過程的內(nèi)容。
[0016] 進(jìn)一步地，其中，所述設(shè)備模型生成模塊包括：
[0017] 設(shè)備框架模型生成子模塊，其用于依據(jù)仿真場景以及所述工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的 行為邏輯模型中的順序圖確定該仿真場景下各設(shè)備的設(shè)備框架模型；
[0018] 通信級模型生成子模塊，其用于依據(jù)所述工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型中 的順序圖確定該仿真場景中的信號名稱、信號類型以及信號的輸入輸出設(shè)備，并依據(jù)所述 信號類型及信號的輸入輸出方向確定各設(shè)備的端口類型，從而形成各設(shè)備的通信級模型；
[0019] 行為邏輯模型生成子模塊，其用于依據(jù)所述工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型 中的順序圖中的邏輯關(guān)系確定該仿真場景中所包含的邏輯，并依據(jù)所述邏輯確定邏輯行為 發(fā)生的設(shè)備，最后依據(jù)所述邏輯及設(shè)備的信息確定邏輯行為的前導(dǎo)信號及產(chǎn)生的結(jié)果信 號，從而形成各設(shè)備的邏輯行為模型；
[0020] 并且，該設(shè)備模型生成模炔基于所述設(shè)備框架模型、通信級模型和邏輯行為模型 而集合成仿真用設(shè)備模型。
[0021] 更進(jìn)一步地，其中，所述仿真激勵(lì)源包括飛行員操作模塊、模擬座艙控制設(shè)備和自 定義輸入界面，其中，所述飛行員操作模塊用于模擬真實(shí)飛行環(huán)境下飛行員對飛行器的各 種操作，產(chǎn)生操作激勵(lì)信號；所述模擬座艙控制設(shè)備用于模擬真實(shí)飛行器的座艙控制設(shè)備， 產(chǎn)生座艙控制激勵(lì)信號；所述自定義輸入界面為根據(jù)仿真需求而定制的圖形化的輸入控 件，產(chǎn)生定制的激勵(lì)信號。
[0022] 再進(jìn)一步地，其中，所述仿真監(jiān)控設(shè)備包括信號監(jiān)控模塊、模擬座艙顯示設(shè)備和自 定義輸出界面，其中，所述信號監(jiān)控模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)控在仿真過程中發(fā)生變化的信號，保存 其數(shù)據(jù)文件，且以波形的形式輸出；所述模擬座艙顯示設(shè)備用于顯示模擬飛行器真實(shí)運(yùn)行 狀態(tài)下航空電子系統(tǒng)的各種座艙顯示設(shè)備的輸出信號；所述自定義輸出界面為根據(jù)仿真需 求而定制的圖形化的輸出控件，顯示定制的輸出信號。
[0023] 本發(fā)明的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)使前期的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在此階段就可以進(jìn) 行仿真驗(yàn)證，較早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的邏輯問題，進(jìn)而降低項(xiàng)目成本，縮短整個(gè)研發(fā)周期。同 時(shí)，該仿真系統(tǒng)可依據(jù)工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型直接生成仿真用設(shè)備模型，非 常簡便和高效，便于工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真。而且，該仿真系統(tǒng)有利于工業(yè)電子嵌入式 系統(tǒng)全生命周期中各種模型之間的關(guān)聯(lián)，有利于建立全生命周期統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型。最后，該仿 真系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，保證仿真結(jié)果的正確性。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)的組成示意圖。
[0025] 圖2是建立工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型的方法的流程示意圖。
[0026] 圖3是一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場景用例圖。
[0027] 圖4是該實(shí)施例的活動(dòng)圖。
[0028] 圖5是該實(shí)施例的"塔康進(jìn)場"應(yīng)用場景的順序圖。
[0029] 圖6是圖5所示的順序圖中的信號"UFCP狀態(tài)2"的屬性的示意圖。
[0030] 圖7是圖5所示的順序圖中的各個(gè)信號的延時(shí)的示意圖。
[0031] 圖8是該實(shí)施例的其中一個(gè)設(shè)備"頂P"的狀態(tài)機(jī)圖。
[0032] 圖9是示例性的仿真過程中的信號傳遞的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例的內(nèi)容不作為對本發(fā)明的保 護(hù)范圍的限制。
[0034] 圖1示出了本發(fā)明的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)的組成示意圖。如圖1所示， 所述仿真系統(tǒng)包括設(shè)備模型生成模塊6、仿真模型1、仿真激勵(lì)源2、仿真監(jiān)控設(shè)備3和飛行 器外部模型4。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)不同，在本發(fā)明中，所述工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)包括設(shè)備模 型生成模塊6。該設(shè)備模型生成模塊6能夠依據(jù)工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型確定 仿真用設(shè)備模型12,從而不需要人工的參與，提高了系統(tǒng)的工作效率和可靠性。
[0036] 圖2示出了建立工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型的方法的流程示意圖。如圖 2所示，建立工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型，首先是根據(jù)工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的功能 確定其運(yùn)行流程，并依據(jù)所述運(yùn)行流程得到工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用場景，并依據(jù)所述 應(yīng)用場景建立工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用場景用例圖。
[0037] 在本發(fā)明中，所述應(yīng)用場景用例圖為用例樹。用例樹中的每一個(gè)用例代表一個(gè)應(yīng) 用場景，并通過所述用例樹的樹結(jié)構(gòu)來描述各個(gè)應(yīng)用場景之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系和父子關(guān)系（當(dāng) 然，在有些用例樹中各個(gè)應(yīng)用場景之間可能不存在父子關(guān)系）。
[0038] 其次，建立各個(gè)應(yīng)用場景之間的邏輯關(guān)系，從而形成工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的活動(dòng) 圖。
[0039] 對于一個(gè)活動(dòng)圖來說，其通常由如下元素構(gòu)成：
[0040] 活動(dòng)："活動(dòng)"表示工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用場景，也可以表示工業(yè)電子嵌入式 系統(tǒng)的應(yīng)用場景下的子應(yīng)用場景（對于存在父子關(guān)系的應(yīng)用場景來說，會有子應(yīng)用場景）。
[0041] 驅(qū)動(dòng)事件："驅(qū)動(dòng)事件"是活動(dòng)圖內(nèi)所有活動(dòng)關(guān)聯(lián)的"橋梁"。"驅(qū)動(dòng)事件"本身與工 業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)中相關(guān)的