一種工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真方法
【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)的仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為計算機(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完成，軟件質(zhì)量甚至整個系統(tǒng)的質(zhì)量都無法保證。
[0003] 同時，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)、使用等各個環(huán)節(jié)的難度增加，后期的設(shè)計變更代價巨大。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 (Hardware Description Language，硬件描述語言）的邏輯設(shè)計，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，即，硬件、軟件設(shè)計的分割狀態(tài)和順序的設(shè)計方 法，不利于修改設(shè)計，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)計相差較大的問題。同時，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)的仿真方法都需要人工設(shè)計好設(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。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 仿真方法。

【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)的仿真方法，該方法能實(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 方法，其包括以下步驟：
[0011] (1)、在前期設(shè)計得到的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的設(shè)備、端口、邏輯和接口控制文件 的基礎(chǔ)上，基于SystemC用C++定義出激勵模型和監(jiān)控模型的代碼模板，并基于SystemC用 C++定義出仿真內(nèi)核；
[0012] (2)、在前期設(shè)計得到的工業(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)的基礎(chǔ)上，按照已定義好的激勵模型、和監(jiān)控模型的代碼模板，生成可仿真的激 勵模型和監(jiān)控模型；
[0013] (3)、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；
[0014] (4)、針對具體仿真需求配置相應(yīng)的仿真激勵源，并通過仿真激勵源產(chǎn)生仿真需要 的激勵信號，同時，激勵模型實(shí)時讀取來自仿真激勵源的激勵信號完成信號刷新；
[0015] (5)、把激勵模型、多個設(shè)備模型和監(jiān)控模型的端口連接起來，由仿真內(nèi)核基于統(tǒng) 一時間軸來調(diào)度激勵模型、設(shè)備模型和監(jiān)控模型，進(jìn)行模型之間的信號傳遞，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè) 電子嵌入式系統(tǒng)的仿真；
[0016] (6)、利用仿真監(jiān)控設(shè)備對仿真結(jié)果進(jìn)行實(shí)時處理和顯示，以此來達(dá)到仿真監(jiān)控的 目的。
[0017] 其中，所述工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真方法進(jìn)一步包括：(7)、依據(jù)工業(yè)電子嵌入 式系統(tǒng)的行為邏輯模型中的活動圖確定多個仿真場景之間的邏輯關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)多場景綜 合仿真。，
[0018] 進(jìn)一步地，其中，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 包括以下步驟：
[0019] (3. 1)、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；
[0020] (3. 2)、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；
[0021 ] (3. 3)、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；
[0022] (3. 4)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。
[0023] 更進(jìn)一步地，其中，通過建立每個應(yīng)用場景所涉及的各設(shè)備之間的信號時序和邏 輯關(guān)系，從而形成所述工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的行為邏輯模型中的順序圖。
[0024] 再進(jìn)一步地，其中，建立每個應(yīng)用場景所涉及的各設(shè)備之間的信號時序和邏輯關(guān) 系包括：確定順序圖的驅(qū)動事件，所述驅(qū)動事件直接從活動圖中繼承過來，或者根據(jù)要求對 從活動圖中繼承過來的驅(qū)動事件進(jìn)行更改并反饋至所述活動圖；添加各設(shè)備之間傳遞的信 號以及信號在該應(yīng)用場景中的響應(yīng)值；添加信號之間的延時以及設(shè)備的輸入信號和輸出信 號之間的邏輯關(guān)系。
[0025] 另一方面，其中，通過建立各個應(yīng)用場景之間的邏輯關(guān)系，從而形成所述工業(yè)電子 嵌入式系統(tǒng)的活動圖。
[0026] 進(jìn)一步地，其中，在建立各個應(yīng)用場景之間的邏輯關(guān)系時，包括：根據(jù)工業(yè)電子嵌 入式系統(tǒng)的接口控制文件和系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)編輯各個應(yīng)用場景之間的活動流程以及在各個 應(yīng)用場景之間添加分支和合并；同時，編輯各個應(yīng)用場景的驅(qū)動事件，并為某些有特殊需求 的應(yīng)用場景的驅(qū)動事件定義條件。
[0027] 本發(fā)明的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真方法使前期的設(shè)計數(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)計中存在的邏輯問題，進(jìn)而降低項(xiàng)目成本，縮短整個研發(fā)周期。同 時，該仿真方法可依據(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，該仿真方法有利于工業(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 真方法能夠?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】
[0028] 圖1是本發(fā)明的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真方法所使用的仿真系統(tǒng)的示意圖。
[0029] 圖2是示例性的仿真過程中的信號傳遞的示意圖。
[0030] 圖3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。
[0031] 圖4是一個實(shí)施例的應(yīng)用場景用例圖。
[0032] 圖5是該實(shí)施例的活動圖。
[0033] 圖6是該實(shí)施例的"塔康進(jìn)場"應(yīng)用場景的順序圖。
[0034] 圖7是圖6所示的順序圖中的信號"UFCP狀態(tài)2"的屬性的示意圖。
[0035] 圖8是圖6所示的順序圖中的各個信號的延時的示意圖。
[0036] 圖9是該實(shí)施例的其中一個設(shè)備"頂P"的狀態(tài)機(jī)圖。
[0037] 圖10是工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)仿真用設(shè)備模型的構(gòu)建方法的流程示意圖。
[0038] 圖11是本發(fā)明的工業(yè)電子嵌入式系統(tǒng)的仿真方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明