一种工业电子嵌入式系统的仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业电子技术领域，涉及工业电子嵌入式系统的仿真，具体涉及一种 工业电子嵌入式系统的仿真方法。
【背景技术】
[0002] 目前，嵌入式系统已经成为计算机工业的热点之一，嵌入式系统已经渗透到信息 家电、工业控制、通信与电子设备、人工智能设备等领域。而嵌入式系统的软件与目标硬件 紧密相关，软件的开发与目标硬件紧密相关，软件的开发与硬件环境的选择、设计和配置相 互影响，硬件平台与嵌入式应用的复杂程度不断提高，导致软件开发周期长，开发成本昂 贵、软件功能调试和性能测试不能及时完成，软件质量甚至整个系统的质量都无法保证。
[0003] 同时，由于工业电子的发展，系统的功能、应用场景、使用方法复杂度急剧增加，系 统的研发、生产、使用等各个环节的难度增加，后期的设计变更代价巨大。针对社会系统、战 场环境、物流等逻辑对象，真实系统模拟的方式往往耗资巨大甚至不可实现。而工业电子的 嵌入式软件的可靠性要求更高，一旦发生故障，往往会引起灾难性后果或造成严重的经济 损失。
[0004] 而且，随着软硬件复杂程度的不断提高，使用HDL (Hardware Description Language，硬件描述语言）的逻辑设计，综合和实施技术取得了突破性进展，但是，从单一 的系统级描述开始的系统设计方法仍处于起步阶段。
[0005] 而传统的嵌入式系统的开发方法，即，硬件、软件设计的分割状态和顺序的设计方 法，不利于修改设计，而且相对成本较高、周期较长，不能满足激烈的市场竞争的需求。
[0006] 所以，亟需通过数字化的仿真方式对工业电子嵌入式系统进行仿真，以最小的代 价获得尽可能真实的结果，为现实项目实施提供参考依据。其中包括利用数字模型和仿真 环境将系统对象行为进行完整的定义，以及解决由于数据不可见性导致的模拟与真实环境 的设计相差较大的问题。同时，解决工业电子嵌入式软件与硬件结合非常紧密所导致的需 要搭建目标环境的问题，有效的解决因软硬件开发不同步，搭建费用过高的问题。
[0007] 但是，现有的工业电子嵌入式系统的仿真方法都需要人工设计好设备模型的代码 模板，然后根据工业电子嵌入式系统的接口控制文件、系统架构数据和设备逻辑数据进行 设备模型的设计。这种方法一方面效率低，另外一方面难以与前期建立的行为逻辑模型建 立起关联，从而可能导致数据的前后不一致，难以形成工业电子嵌入式系统的全生命周期 统一数据模型，从而造成仿真效率低、仿真效果差等。
[0008] 鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的工业电子嵌入式系统的 仿真方法。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种工业电子嵌入式系统的仿真方法，该方法能实现工业电 子嵌入式系统的仿真，且能保证数据的一致性和仿真结果的正确性。
[0010] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业电子嵌入式系统的仿真 方法，其包括以下步骤：
[0011] (1)、在前期设计得到的工业电子嵌入式系统的设备、端口、逻辑和接口控制文件 的基础上，基于SystemC用C++定义出激励模型和监控模型的代码模板，并基于SystemC用 C++定义出仿真内核；
[0012] (2)、在前期设计得到的工业电子嵌入式系统的接口控制文件、系统架构数据和设 备逻辑数据的基础上，按照已定义好的激励模型、和监控模型的代码模板，生成可仿真的激 励模型和监控模型；
[0013] (3)、基于SystemC用C++定义出仿真用设备模型规范，并依据工业电子嵌入式系 统的行为逻辑模型确定仿真用设备模型；
[0014] (4)、针对具体仿真需求配置相应的仿真激励源，并通过仿真激励源产生仿真需要 的激励信号，同时，激励模型实时读取来自仿真激励源的激励信号完成信号刷新；
[0015] (5)、把激励模型、多个设备模型和监控模型的端口连接起来，由仿真内核基于统 一时间轴来调度激励模型、设备模型和监控模型，进行模型之间的信号传递，从而实现工业 电子嵌入式系统的仿真；
[0016] (6)、利用仿真监控设备对仿真结果进行实时处理和显示，以此来达到仿真监控的 目的。
[0017] 其中，所述工业电子嵌入式系统的仿真方法进一步包括：(7)、依据工业电子嵌入 式系统的行为逻辑模型中的活动图确定多个仿真场景之间的逻辑关系，从而实现多场景综 合仿真。，
[0018] 进一步地，其中，依据工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型确定仿真用设备模型 包括以下步骤：
[0019] (3. 1)、依据仿真场景以及所述工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型中的顺序图 确定该仿真场景下各设备的设备框架模型；
[0020] (3. 2)、依据所述工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型中的顺序图确定该仿真场 景中的信号名称、信号类型以及信号的输入输出设备，并依据所述信号类型及信号的输入 输出方向确定各设备的端口类型，从而形成各设备的通信级模型；
[0021 ] (3. 3)、依据所述工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型中的顺序图中的逻辑关系 确定该仿真场景中所包含的逻辑，并依据所述逻辑确定逻辑行为发生的设备，最后依据所 述逻辑及设备的信息确定逻辑行为的前导信号及产生的结果信号，从而形成各设备的逻辑 行为模型；
[0022] (3. 4)基于所述设备框架模型、通信级模型和逻辑行为模型而集合成仿真用设备 模型。
[0023] 更进一步地，其中，通过建立每个应用场景所涉及的各设备之间的信号时序和逻 辑关系，从而形成所述工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型中的顺序图。
[0024] 再进一步地，其中，建立每个应用场景所涉及的各设备之间的信号时序和逻辑关 系包括：确定顺序图的驱动事件，所述驱动事件直接从活动图中继承过来，或者根据要求对 从活动图中继承过来的驱动事件进行更改并反馈至所述活动图；添加各设备之间传递的信 号以及信号在该应用场景中的响应值；添加信号之间的延时以及设备的输入信号和输出信 号之间的逻辑关系。
[0025] 另一方面，其中，通过建立各个应用场景之间的逻辑关系，从而形成所述工业电子 嵌入式系统的活动图。
[0026] 进一步地，其中，在建立各个应用场景之间的逻辑关系时，包括：根据工业电子嵌 入式系统的接口控制文件和系统架构数据编辑各个应用场景之间的活动流程以及在各个 应用场景之间添加分支和合并；同时，编辑各个应用场景的驱动事件，并为某些有特殊需求 的应用场景的驱动事件定义条件。
[0027] 本发明的工业电子嵌入式系统的仿真方法使前期的设计数据在此阶段就可以进 行仿真验证，较早发现设计中存在的逻辑问题，进而降低项目成本，缩短整个研发周期。同 时，该仿真方法可依据工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型直接生成仿真用设备模型，非 常简便和高效，便于工业电子嵌入式系统的仿真。而且，该仿真方法有利于工业电子嵌入式 系统全生命周期中各种模型之间的关联，有利于建立全生命周期统一数据模型。最后，该仿 真方法能够实现数据的统一，保证仿真结果的正确性。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明的工业电子嵌入式系统的仿真方法所使用的仿真系统的示意图。
[0029] 图2是示例性的仿真过程中的信号传递的示意图。
[0030] 图3建立工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型的方法的流程示意图。
[0031] 图4是一个实施例的应用场景用例图。
[0032] 图5是该实施例的活动图。
[0033] 图6是该实施例的"塔康进场"应用场景的顺序图。
[0034] 图7是图6所示的顺序图中的信号"UFCP状态2"的属性的示意图。
[0035] 图8是图6所示的顺序图中的各个信号的延时的示意图。
[0036] 图9是该实施例的其中一个设备"頂P"的状态机图。
[0037] 图10是工业电子嵌入式系统仿真用设备模型的构建方法的流程示意图。
[0038] 图11是本发明的工业电子嵌入式系统的仿真方法的流程图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图和实施例对本发明