一种工业电子嵌入式系统的仿真系统的制作方法
【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系统。
【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(HardwareDescription 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，S卩，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系统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 仿真系统。
【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系统，该系统能实现工业电 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 系统，其包括：
[0011] 设备模型生成模块，该设备模型生成模块用于基于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，所述设 备模型用于模拟工业电子嵌入式系统的各个设备；
[0012] 仿真模型，该仿真模型包括激励模型、监控模型、仿真内核和所述设备模型，其中， 所述激励模型为整个仿真过程提供激励，其包括激励信号和激励逻辑；所述监控模型用于 获取仿真过程中各种信号的变化，其包括监控信号和监控逻辑；所述仿真内核包括时间轴 和由各种信号包构成的信号库，用于在时间轴的统一调度下，实现激励模型、设备模型和监 控模型之间的信号和逻辑的并行调度；
[0013] 仿真激励源，其模拟真实飞行情况下所述工业电子嵌入式系统的各种激励，并与 所述激励模型进行信号对接；
[0014] 飞行器外部模型，在仿真过程中，所述飞行器外部模型通过自身模型的解算得到 与相应模拟飞行相关的外部信号；
[0015] 仿真监控设备，其与所述监控模型进行信号对接，用以显示仿真过程的内容。
[0016] 进一步地，其中，所述设备模型生成模块包括：
[0017] 设备框架模型生成子模块，其用于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；
[0018] 通信级模型生成子模块，其用于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；
[0019] 行为逻辑模型生成子模块，其用于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；
[0020] 并且，该设备模型生成模炔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。
[0021] 更进一步地，其中，所述仿真激励源包括飞行员操作模块、模拟座舱控制设备和自 定义输入界面，其中，所述飞行员操作模块用于模拟真实飞行环境下飞行员对飞行器的各 种操作，产生操作激励信号；所述模拟座舱控制设备用于模拟真实飞行器的座舱控制设备， 产生座舱控制激励信号；所述自定义输入界面为根据仿真需求而定制的图形化的输入控 件，产生定制的激励信号。
[0022] 再进一步地，其中，所述仿真监控设备包括信号监控模块、模拟座舱显示设备和自 定义输出界面，其中，所述信号监控模块用于实时监控在仿真过程中发生变化的信号，保存 其数据文件，且以波形的形式输出；所述模拟座舱显示设备用于显示模拟飞行器真实运行 状态下航空电子系统的各种座舱显示设备的输出信号；所述自定义输出界面为根据仿真需 求而定制的图形化的输出控件，显示定制的输出信号。
[0023] 本发明的工业电子嵌入式系统的仿真系统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，该仿真系统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，该仿真系统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 真系统能够实现数据的统一，保证仿真结果的正确性。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明的工业电子嵌入式系统的仿真系统的组成示意图。
[0025] 图2是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。
[0026] 图3是一个实施例的应用场景用例图。
[0027] 图4是该实施例的活动图。
[0028] 图5是该实施例的"塔康进场"应用场景的顺序图。
[0029] 图6是图5所示的顺序图中的信号"UFCP状态2"的属性的示意图。
[0030] 图7是图5所示的顺序图中的各个信号的延时的示意图。
[0031] 图8是该实施例的其中一个设备"頂P"的状态机图。
[0032] 图9是示例性的仿真过程中的信号传递的示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保 护范围的限制。
[0034] 图1示出了本发明的工业电子嵌入式系统的仿真系统的组成示意图。如图1所示， 所述仿真系统包括设备模型生成模块6、仿真模型1、仿真激励源2、仿真监控设备3和飞行 器外部模型4。
[0035] 与现有技术不同，在本发明中，所述工业电子嵌入式系统的仿真系统包括设备模 型生成模块6。该设备模型生成模块6能够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12,从而不需要人工的参与，提高了系统的工作效率和可靠性。
[0036] 图2示出了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。如图 2所示，建立工业电子嵌入式系统的行为逻辑模型，首先是根据工业电子嵌入式系统的功能 确定其运行流程，并依据所述运行流程得到工业电子嵌入式系统的应用场景，并依据所述 应用场景建立工业电子嵌入式系统的应用场景用例图。
[0037] 在本发明中，所述应用场景用例图为用例树。用例树中的每一个用例代表一个应 用场景，并通过所述用例树的树结构来描述各个应用场景之间的结构关系和父子关系（当 然，在有些用例树中各个应用场景之间可能不存在父子关系）。
[0038] 其次，建立各个应用场景之间的逻辑关系，从而形成工业电子嵌入式系统的活动 图。
[0039] 对于一个活动图来说，其通常由如下元素构成：
[0040] 活动："活动"表示工业电子嵌入式系统的应用场景，也可以表示工业电子嵌入式 系统的应用场景下的子应用场景（对于存在父子关系的应用场景来说，会有子应用场景）。
[0041] 驱动事件："驱动事件"是活动图内所有活动关联的"桥梁"。"驱动事件"本身与工 业电子嵌入式系统中相关的