从fpga确定回读信号的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于自动确定FPGA程序的模型信号的方法，所述模型信号在FPGA构建(Build)之后可借助于回读从FPGA读取。同样本发明涉及一种数据处理装置，该数据处理装置构成为用于实施上述方法。此外本发明还涉及一种计算机程序产品，包括计算机实现的指令，该计算机程序产品在适合的数据处理装置中加载和执行之后执行上述方法。同样本发明涉及一种具有电子可读取的控制信号的数字存储介质，其中控制信号能够如此与可编程数据处理装置配合，使得执行上述方法。
【背景技术】
[0002]在复杂动态模型的实时仿真基于狭窄的时间边界条件本身对现代运算节点提出高要求。在汽车硬件在环仿真(HiL)中主要在必须闭合快速调节回路的地方应用这样的模型。这例如是在气缸内压传感器的仿真中的情况，该气缸内压传感器在降低消耗或降低废气中起到越来越大的作用。即使在具有高度动态性的受控系统例如在电动机中，短的周期时间和小的延迟也是绝对必要的。该受控系统借助于基于CPU的仿真在实际中几乎不再可能实现。
[0003]FPGA(现场可编程门阵列)可以支持在实时仿真中的运算节点，其方法是FPGA承担模型动态部分的运算。通过信号并行处理的高度灵活性和可能性也可以通过应用FPGA容易地实现硬性实时要求。FPGA可以用作用于运算节点的CPU的硬件加速器。对于HiL仿真器的这样的扩展例如是dSPACE的DS5203-FPGA板。相应地环境模型的例如非常动态的部分扩展到FPGA中，从而确保保留对于控制装置足够精确和快速的反应时间。FPGA硬件配置按照一般程序的创建也称为FPGA代码，通常基于FPGA模型以硬件描述语言在构建过程中产生。
[0004]受控系统的模型由于对精度提高的要求而变得越来越复杂并因此难以处理。在汽车Hil环境中，这样的模型通常以MathWorks公司的成套工具Matlab/Simulink创建。Simulink提供以框图形式的基于模块的对这样的模型的观察。模型部分可以在框图中综合为子系统并且以信号相互连接。在这些模块之间的数据流在此通过信号线表示。
[0005]在基于CPU的实时仿真中，模型的框图借助于Simulink编码器首先转换为C/C++源文件。这些C/C++源文件紧接着通过编译器转换为可执行应用程序，该可执行应用程序可以在运算节点上以有实时能力的运行系统执行。附加地在CPU构建中产生跟踪文件，该跟踪文件是具有其图形建模例如在Simulink中的拓扑文件。
[0006]模型转换为CPU应用程序导致，仿真的运算顺序地以固定的步宽执行。所有模型状态或模型变量例如在信号线上的数据或模块的输入值/输出值的一致的映射因此总是在运算节点的主存储器中存在。通过到主存储器的直接访问可以分析和/或操纵试验工具例如控制台(ControlDesk)中的模型变量。自由选择地写入/读取访问Hil仿真的变量是可能的。根据跟踪文件可以选择信号值例如发动机转速并且通过显示输出或操纵。在HiL环境中人们将这些方法总结为术语“测量”和“调整”。
[0007]基于FPGA的仿真例如可以借助于Xilinx系统生成器(XSG)和dSPACE的FPGA程序模块组类似于基于CPU的仿真在模块图中以Simulink建模。
[0008]相比于CPU仿真，该模块自然没有转换为迭代的编程语言，而是转换为硬件描述语言，该硬件描述语言描述客户特定的数字电路。客户特定的数字电路的描述在产生FPGA代码中通过组合方法转换为FPGA配置数据流。相应地，用户想要测量或调整的每个模型变量必须通过显式(explizit)的建模经由信号线引导给FPGA的接口。紧接着该匹配，模型必须重新转换，这可能持续多个小时。该情况可能导致基于FPGA的实时仿真的非常长的开发周期。
[0009]对于一些FPGA可能的是，出于调试的目的而冻结并且读取FPGA的完整状态。通过FPGA的闭合的输入/输出特性然而不可能的是，类似于运算节点的主存储器任意地对模型状态访问，也就是说在运行中从FPGA读取信号并且必要时改变这些信号。信号从FPGA的读取例如可以通过回读实现，所述回读将数据从FPGA的工作层复制到配置层并且由配置层读取。相应地，原则上可以从FPGA读取任意的寄存数据。相反地可以通过部分的再配置将数据从FPGA的配置层复制到工作层中，以便改变寄存器数据。自然不是所有信号通过寄存器是可访冋的。
[0010]与回读相结合地存在的问题在于，仅仅在构建过程结束之后才确定哪些信号可以被回读。然而这是有问题的，因为FPGA程序的建模和构建过程是耗时的。为了使得非可回读的相关信号变得可回读并且可以在FPGA的运行中访问所有相关数据，那么例如寄存器的显式建模对于读取这些信号是需要的。
【发明内容】
[0011]基于上述现有技术，本发明的任务在于，提出开头所述类型的方法，所述方法简化FPGA程序的模型信号的确定，所述模型信号在FPGA构建之后可借助于回读而从FPGA读取，并且所述方法降低对于FPGA程序的研发时间并且在信号值的读取和/或改变方面具有高度灵活性。
[0012]所述任务的解决按照本发明通过独立权利要求的特征实现。本发明有利的实施方案在从属权利要求中提出。
[0013]因此按照本发明，提出一种用于自动确定FPGA程序的模型信号的方法，所述模型信号在FPGA构建之后可借助于回读而从FPGA读取。所述方法包括如下步骤:产生FPGA模型；以及由FPGA模型产生FPGA代码，其中，所述方法在由FPGA模型产生FPGA代码的步骤结束之前还包括自动分析以识别可借助于回读从FPGA读取的信号的附加步骤；以及，所述方法包括输出可借助于回读从FPGA读取的信号的步骤。
[0014]此外按照本发明提出一种数据处理装置，其中，该数据处理装置构造成用于实施上述方法。
[0015]此外按照本发明提出一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机实现的指令，该计算机程序产品在适合的数据处理装置中加载和执行之后执行上述的方法的步骤。
[0016]按照本发明同样提出一种具有电子可读取的控制信号的数字存储介质，其中，控制信号能够如此与可编程数据处理装置配合作用，使得执行上述的方法。
[0017]那么本发明的基本构思在于，在结束由FPGA模型产生FPGA代码之前已经识别这样的信号，所述信号可借助于回读从FPGA读取。通过自动识别这些信号，这样的信号例如可以显示给产生FPGA模型的建模者，从而该建模者在结束由FPGA模型产生FPGA代码之前就可以已经采取适合的措施，例如通过匹配FPGA模型，以便将必需的信号实现为可借助于回读来读取的。
[0018]在FPGA构建之后将产生的FPGA代码传输给FPGA，从而代码可以在那里执行。在那里，回读信号可借助于回读从FPGA读取，其中，可读取的信号相应于可借助于回读来读取的模型信号。
[0019]FPGA模型的产生是产生FPGA代码的开始步骤。按照通常的方式创建模型，该模型描述FPGA要实现的功能。将FPGA模型创建为这样的模型对于本领域技术人员而言是已知的并且可以实现为总模型的一部分，其包括用于在运算节点的CPU上实施的组件的CPU模型。
[0020]由所述FPGA模型产生FPGA代码紧接于FPGA模型的产生。在此作为FPGA代码，FPGA硬件配置基于FPGA模型以硬件描述语言产生。FPGA代码的产生通常包括具有多个单个步骤的构建过程，所述多个单个步骤通常分开地以确定的顺序实施。基于在由FPGA模型产生FPGA代码时的多个单个步骤可以在产生FPGA代码期间在不同时刻实施自动分析，只要各步骤自身闭合(abschliessen)并且产生中间结果，所述中间结果是可自动分析的。由FPGA模型产生FPGA代码本身对于本领域技术人员是已知的。
[0021]自动分析以识别可借助于回读从FPGA读取的信号可以通过不同方式并且在不同阶段在由所述FPGA模型产生FPGA代码期间实现。对此的细节在以下提出。
[0022]可借助于回读从FPGA读取的信号的输出优选直接在分析之后实现，从而在由FPGA模型产生FPGA代码期间及早地清楚，哪些信号可借助于回读从FPGA读取。可借助于回读从FPGA读取的信号的输出可以通过原则上任意的方式进行，例如以可从FPGA读取信号的列表的形式。输