一种仿真实验方法及虚拟仿真系统与流程

本发明实施方式涉及虚拟仿真领域，特别是涉及一种仿真实验方法及虚拟仿真系统。

背景技术：

现有嵌入式仿真主要有两种模式，一种是硬件仿真，另一种是软件仿真。软件仿真：这种方法主要是使用计算机软件来模拟运行。不需要搭建硬件电路就可以对程序进行验证，特别适合于偏重算法的程序。软件仿真的缺点是无法完全仿真与硬件相关的部分，因此最终还要通过硬件仿真来完成最终的设计。硬件仿真：使用附加的硬件来替代用户系统的单片机并完成单片机全部或大部分的功能。使用了附加硬件后用户就可以对程序的运行进行控制，例如单步，全速，查看资源断点等。硬件仿真是开发过程中所必须的。

以上两种方式主要存在以下缺点：1、软件仿真完全和硬件没关系，只能仿真代码的逻辑关系，与最终的实现有较大区别。2、硬件仿真虽然是将硬件和硬件进行连接，可以实现断点调试，但是由于断点的存在调试时无法实现组网等功能。3、硬件仿真需要完成硬件的搭建，在实验室学生只能在已有的硬件基础上进行仿真模拟，限制了学生的创造性。4、软件和硬件仿真的对象核心控制器，对其他外设方面这没有仿真，仿真结果需要观察寄存器或是变量的变化。适合熟练的技术人员使用，初学者使用相对较难。5、仿真软件和硬件只能一对一进行，无法实现多人同时仿真。6、软件资源和硬件资源分散，部署和管理所需的维护人员较多。

技术实现要素：

本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种虚拟仿真实验系统及方法，解决了只采用软件仿真或者硬件仿真单一模式进行虚拟仿真实验造成的数据不准确等问题。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种仿真实验方法，包括：接收构建虚拟系统的构建请求；根据构建请求构建虚拟系统，虚拟系统包括仿真控制器和与仿真控制器连接的仿真外设；分配硬件阵列资源，搭建出与仿真控制器相对应的实体控制器；接收向仿真控制器写入的固件，并且将固件写入实体控制器；在仿真外设向仿真控制器发送控制数据时，将控制数据下传至实体控制器；通过仿真控制器接收实体控制器根据控制数据进行运行的运行结果，并且将运行结果发送至仿真外设，以使仿真外设根据运行结果进行处理。

其中，仿真实验方法还包括：获取实体控制器的各个管脚的工作状态；呈现各个管脚的工作状态。

其中，呈现各个管脚的工作状态具体为：在虚拟控制器的对应管脚处呈现实体控制器对应的管脚的工作状态。

其中，呈现控制数据和运行结果。

其中，仿真实验方法还包括：接收解除指令；根据解除指令，解除仿真控制器、仿真外设和实体控制器，释放实体控制器所占用的资源。

为解决上述技术问题，本发明实施方式提供一种虚拟仿真实验系统，包括上层仿真软件、硬件阵列资源和硬件控制器；硬件控制器与上层仿真软件连接；上层仿真软件用于接收构建虚拟系统的构建请求，根据构建请求构建虚拟系统，虚拟系统包括仿真控制器和与仿真控制器连接的仿真外设；硬件控制器用于分配硬件阵列资源，搭建出与仿真控制器相对应的实体控制器；在向仿真控制器写入的固件时，将固件写入实体控制器，在仿真外设向仿真控制器发送控制数据时，仿真控制器将控制数据下传至实体控制器,并且仿真控制器接收实体控制器根据控制数据进行运行返回运行结果，将运行结果发送至仿真外设，以使仿真外设根据运行结果进行处理。

其中，硬件控制器还用于获取实体控制器的各个管脚的工作状态，并将各个管脚的工作状态发送至仿真软件；仿真软件呈现各个管脚的工作状态。

其中，仿真软件具体用于在虚拟控制器的对应管脚处呈现实体控制器对应的管脚的工作状态。

其中，仿真软件还用于呈现控制数据和运行结果。

其中，仿真软件还用于接收解除指令，并且根据解除指令，解除仿真控制器和仿真外设，以及向硬件控制器转发解除指令，以使硬件控制器解除实体控制器。

本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种仿真实验方法及虚拟仿真系统，通过所述仿真控制器接收所述实体控制器根据控制数据进行运行的运行结果，并且将所述运行结果发送至仿真外设，以使所述仿真外设根据所述运行结果进行处理，这样将仿真软件直接与硬件控制器连接，硬件控制器用于分配所述硬件阵列资源，可直接采集硬件端口的工作状态，仿真结果的展示直接明了，仿真的数据也真实可靠。

附图说明

图1是本发明一种仿真实验方法第一实施方式的流程图；

图2是本发明一种仿真实验方法第二实施方式的流程图；

图3是本发明一种仿真实验方法第三实施方式的流程图；

图4是本发明一种仿真实验方法第四实施方式的流程图；

图5是本发明一种虚拟仿真系统实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。但不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

请参阅图1，图1是本发明一种仿真实验方法第一实施方式的流程图，本发明实施方式包括：

步骤101：接收构建虚拟系统的构建请求；

构建虚拟系统的构建请求由上层仿真软件进行接收并构建。仿真软件是利用计算机软件来模拟运行。

步骤102：根据所述构建请求构建虚拟系统，所述虚拟系统包括仿真控制器和与所述仿真控制器连接的仿真外设；

仿真控制器包含寄存器列表和外围电路。仿真外设是指模拟的外设电气模型，例如：LED灯、蜂鸣器、按键、常用传感器和执行器等等。

步骤103：分配硬件阵列资源，搭建出与所述仿真控制器相对应的实体控制器；

硬件阵列资源是指由多块核心控制器芯片组成的硬件模块，每个硬件模块可独立操作和运行。

步骤104：接收向所述仿真控制器写入的固件，并且将所述固件写入所述实体控制器；

固件是用户根据设计需求编写相关代码编译后的可执行文件，完成编译后通过仿真控制器写入所述实体控制器中进行运行。例如：仿真外设是LED灯模型，仿真控制器控制灯的亮或者不亮，用户编写一段这样的固件到仿真控制器中，再将此固件烧写至实体控制器。

步骤105：在所述仿真外设向仿真控制器发送控制数据时，将所述控制数据下传至实体控制器；

步骤106：通过所述仿真控制器接收所述实体控制器根据控制数据进行运行的运行结果，并且将所述运行结果发送至仿真外设，以使所述仿真外设根据所述运行结果进行处理。

所述运行结果来自对实体控制器中核心控制器寄存器的变化，仿真控制器通过这个结果使仿真外设运行，并显示最后的结果。例如：根据步骤104的例子，LED灯模型向仿真控制器发送控制数据，实体控制器中的寄存器根据所述控制数据进行运行，将运行结果回传至仿真控制器上，仿真控制器的管脚状态根据结果变化，并控制LED的运行。

本发明实施例中，通过所述仿真控制器接收所述实体控制器根据控制数据进行运行的运行结果，并且将所述运行结果发送至仿真外设，以使所述仿真外设根据所述运行结果进行处理，这样将仿真软件直接与硬件控制器连接，可直接采集硬件端口的工作状态，仿真结果的展示直接明了，仿真的数据也真实可靠。

进一步地，请参阅图2，图2是本发明一种仿真实验方法第二实施方式的流程图；本发明一种仿真实验方法还包括：

步骤107：获取所述实体控制器的各个管脚的工作状态；

在仿真软件中的仿真控制器也有模拟的管脚，并且仿真控制器的管脚与实体控制器管脚相对应。

步骤108：呈现所述各个管脚的工作状态；

在所述仿真控制器的对应管脚处呈现实体控制器对应的管脚的工作状态，方便了解实体控制器的工作情况。

进一步的，为了方便用户了解整个虚拟系统的工作状态，还可以把控制数据和运行结果进行展示，请参阅图3，本发明一种仿真实验方法还包括：

步骤109：呈现所述控制数据和运行结果。

在屏幕上显示所控制数据和运行结果，同时整个仿真软件的操作过程都在屏幕上显示。

当不需要虚拟系统，还可以解除虚拟系统，请参阅图4，本发明一种仿真实验方法还包括：

步骤110：接收解除指令；

在整个仿真过程操作完成后，要对构建的虚拟系统进行解除，这样不影响其他用户也使用此设备进行其他的工作。

步骤111：根据所述解除指令，解除仿真控制器、仿真外设和实体控制器，释放所述实体控制器所占用的资源。

通过释放所述实体控制器所占用的资源，实体控制器所占用的资源重新回到硬件阵列资源，避免资源一直处于占用状态，浪费资源。

本发明实施例中，通过将仿真软件直接与硬件控制器连接，可直接采集硬件端口的工作状态，仿真结果的展示直接明了，仿真的数据也真实可靠，同时也可以实现多人同时仿真，具备资源分配功能，并且软件资源和硬件资源可集中部署，管理维护只需少数人员完成即可，节省了人力。

请参阅图5，图5是本发明一种虚拟仿真系统实施方式的示意图。一种虚拟仿真实验系统包括：上层仿真软件201、硬件阵列资源202和硬件控制器203；所述硬件控制器203与所述上层仿真软件201连接；所述上层仿真软件201用于接收构建虚拟系统的构建请求，根据所述构建请求构建虚拟系统，所述虚拟系统包括仿真控制器和与所述仿真控制器连接的仿真外设；所述硬件控制器用于分配所述硬件阵列资源202，搭建出与所述仿真控制器相对应的实体控制器；在向所述仿真控制器写入的固件时，将所述固件写入所述实体控制器，在所述仿真外设向仿真控制器发送控制数据时，所述仿真控制器将所述控制数据下传至实体控制器,并且所述仿真控制器接收实体控制器根据控制数据进行运行返回运行结果，将所述运行结果发送至仿真外设，以使所述仿真外设根据所述运行结果进行处理。例如：仿真外设是LED灯模型，仿真控制器控制灯的亮或者不亮，用户编写一段这样的固件到仿真控制器中，再将此固件写入至实体控制器，LED灯模型想仿真控制器发送控制数据，实体控制器中的寄存器根据所述控制数据进行运行，将运行结果回传至仿真控制器上，仿真控制器将运行结果发送到LED灯并运行，如果LED灯亮，则仿真软件上显示亮。

本发明实施例中，通过在向所述仿真控制器写入的固件时，将所述固件写入所述实体控制器，在所述仿真外设向仿真控制器发送控制数据时，所述仿真控制器将所述控制数据下传至实体控制器,并且所述仿真控制器接收实体控制器根据控制数据进行运行返回运行结果，将所述运行结果发送至仿真外设，以使所述仿真外设根据所述运行结果进行处理，这样将仿真软件直接与硬件控制器连接，可直接采集硬件端口的工作状态，仿真结果的展示直接明了，仿真的数据也真实可靠，同时也可以实现多人同时仿真，具备资源分配功能，并且软件资源和硬件资源可集中部署，管理维护只需少数人员完成即可，节省了人力。

其中，所述硬件控制器还用于获取实体控制器的各个管脚的工作状态，并将所述各个管脚的工作状态发送至所述仿真软件；所述仿真软件呈现所述各个管脚的工作状态。所述仿真软件具体用于在所述虚拟控制器的对应管脚处呈现实体控制器对应的管脚的工作状态。

进一步地，所述仿真软件还用于呈现所述控制数据和运行结果，呈现的内容是在操作设备的屏幕上，当然，整个操作的过程也通过屏幕进行显示。

进一步地，所述仿真软件还用于接收解除指令，并且根据所述解除指令，解除仿真控制器和仿真外设，以及向所述硬件控制器转发所述解除指令，以使所述硬件控制器解除所述实体控制器。在整个仿真过程操作完成后，要对构建的虚拟系统进行解除，这样不影响其他用户也使用此设备进行其他的工作。

本发明实施例中，通过上层仿真软件接收所述实体控制器根据控制数据进行运行的运行结果，并且将所述运行结果发送至仿真外设，以使所述仿真外设根据所述运行结果进行处理，这样将仿真软件直接与硬件控制器连接，硬件控制器用于分配所述硬件阵列资源，可直接采集硬件端口的工作状态，仿真结果的展示直接明了，仿真的数据也真实可靠，同时也可以实现多人同时仿真，具备资源分配功能，并且软件资源和硬件资源可集中部署，管理维护只需少数人员完成即可，节省了人力。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。