一种工业电子系统的行为逻辑建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业电子和嵌入式系统技术领域，涉及工业电子系统的行为逻辑的模 型构建，具体涉及一种适用于对工业电子系统的行为逻辑进行完整描述的建模方法。
【背景技术】
[0002] 在当前的工业电子系统的设计过程中，需要定义系统的架构、ICD、行为逻辑等内 容。现有设计方案均采用文字处理软件（如Microsoft Word)以文档方式描述。这样，不 仅文字工作量大，而且文字之间隐含的设计关联性无法保证，设计、变更等协同无法实现， 错误难以发现，给后期进一步的研制工作带来潜在隐患。为解决此问题，需为工业电子系统 构建数学模型，从而基于模型进行分析、检查和仿真来实现保障工业电子系统设计结果的 正确性。
[0003] 同时，现有的文字性非结构化设计结果无法用于仿真，且传统的仿真手段主要集 中在结构、电磁场有限元、控制律等方向，缺乏针对工业电子系统架构和行为逻辑的仿真。 因此，在工业电子系统设计的早期无法对设计结果进行验证，增加了后期设计迭代的成本。
[0004] 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系统的行为逻 辑建模方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种工业电子系统的行为逻辑建模方法，该方法能从根本上 将工业电子系统的设计从文字转向模型，从非结构化转向结构化，从逻辑抽象转向图形化 形象表达，从游离零散转向中心关联，并能将设计结果转化成可用仿真代码，实现了针对结 构化模型的早期分析验证。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业电子系统的行为逻辑建 模方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] (1)根据工业电子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 子系统的应用场景，并依据所述应用场景建立工业电子系统的应用场景用例图；
[0008] (2)建立各个应用场景之间的逻辑关系，从而形成工业电子系统的活动图；
[0009] (3)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，从而形成工 业电子系统的顺序图；
[0010] (4)建立工业电子系统的各个设备的状态机图，通过该状态机图来查看该设备在 各个应用场景下的行为和逻辑。
[0011] 进一步地，其中，所述步骤（2)中的建立各个应用场景之间的逻辑关系包括：根据 工业电子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。
[0012] 更进一步地，其中，所述步骤（3)中的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所述活动图中继 承过来，或者根据要求对从所述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消息以及消息在该应用场景中的响应值；添加消息之间的延时 以及设备的输入消息和输出消息之间的逻辑关系。
[0013] 再进一步地，其中，在所述步骤（4)中，根据所述顺序图和所述活动图自动生成设 备的状态机图；或者，根据工业电子系统的接口控制文件和系统架构数据，通过添加状态、 条件和动作，自行建立设备的状态机图。
[0014] 本发明的工业电子系统的行为逻辑建模方法分别采用用例图、活动图、顺序图和 状态机图建立起工业电子系统的应用场景、应用场景之间的转换逻辑关系、应用场景内部 的交互行为和单独设备的逻辑接口，从而实现对工业电子系统的行为逻辑的完整描述。
[0015] 本发明的工业电子系统的行为逻辑建模方法具有如下有益技术效果：
[0016] 1、能够建立起工业电子系统的行为逻辑模型，从而与上游的需求管理，以及下游 的ICD设计、POP设计和仿真验证等实现关联，进而可为工业电子系统的研发早期的系统逻 辑仿真及后期的功能性能确认提供可使用的模型。
[0017] 2、通过图形化的描述使工业电子系统的行为和逻辑更方便定义和查看。
[0018] 3、活动图、顺序图以及状态机图中的元素可完整地描述工业电子系统的行为属 性、逻辑属性以及实时属性，避免了文字性描述，减小了文字工作量。
[0019] 4、所建立的行为逻辑模型可与其它类型模型，如AADL、Simulink、Modelica等模 型相关联，来创建某个具体的工业电子系统的完整数字模型。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的工业电子系统的行为逻辑建模方法的流程示意图。
[0021] 图2是一个实施例的应用场景用例图。
[0022] 图3是该实施例的活动图。
[0023] 图4是该实施例的"塔康进场"应用场景的顺序图。
[0024] 图5是图4所示的顺序图中的消息"UFCP状态2"的属性的示意图。
[0025] 图6是图4所示的顺序图中的各个消息的延时的示意图。
[0026] 图7是该实施例的其中一个设备"IMP"的状态机图。
【具体实施方式】
[0027] 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。
[0028] 图1示出了本发明的工业电子系统的行为逻辑建模方法的流程示意图。如图1所 示，在本发明的工业电子系统的行为逻辑建模方法中，首先是根据工业电子系统的功能确 定其运行流程，并依据所述运行流程得到工业电子系统的应用场景，并依据所述应用场景 建立工业电子系统的应用场景用例图。
[0029] 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）。
[0030] 其次，建立各个应用场景之间的逻辑关系，从而形成工业电子系统的活动图。
[0031] 对于一个活动图来说，其通常由如下元素构成：
[0032] 活动："活动"表示工业电子系统的应用场景，也可以表示工业电子系统的应用场 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）。
[0033] 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 业电子系统中相关的信号相关联，工业电子系统的所有活动均被信号驱动，使得活动图没 有独立，而是通过信号与ICD模型、系统架构模型相关联，达到了"统一模型"的目的。
[0034]开始/结束："开始"是活动图的起点，"开始"的"驱动事件"被触发代表活动图开 始；"结束"是活动图的终点，"结束"的"驱动事件"被触发代表活动图结束，一个活动图只 有一个"开始"，可以有多个"结束"。
[0035] 分支："分支"有一个输入，两个输出。可以将多个活动的输出作为分支的输入，但 是，多个活动的输出最终要形成一个输入。同时，在分支中可以编辑多个活动的输入之间的 逻辑关系，作为两个输出的条件，两个输出的条件是互斥的，这样可以保证只有一个输出条 件可以被触发。
[0036] 合并："合并"可以将一个活动的多个并发输出进行分支，达到同时触发多个活动 的目的；也可以将多个活动的输入汇合，达到共同触发下一个活动的目的。
[0037] 因此，在本发明中，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 系统的接口控制文件和系统架构数据编辑各个应用场景（即，活动）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。例如，有些应用场景需要在满足特殊条件的情况 下才能出现，在这种情况下，就需要为这些应用场景定义好条件，以便于条件满足时才能出 现该应用场景。
[0038] 接着，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 工业电子系统的顺序图。
[0039] 对于一个顺序图来说，其通常由如下元素构成：
[0040] 驱动事件："驱动事件"从活动图继承过来，作为与活动图关联的桥梁，是顺序图开 始或者结束的标识。当然，"驱动事件"也可以是根据要求对从所述活动图中继承过来的驱 动事件进行更改后的驱动事件。
[0041] 对象："对象"代表应用场景所涉及的设备，在与系统架构模型相关联时，将设备作 为顺序图中参与交互的"对象"。
[0042] 消息：消息表示对象（即设备）之间的交互动作。将消息与信号绑定，从而使得行 为逻辑模型与系统架构模型/ICD模型关联，使得各设备之间的交互不只是文字上的描述， 而是与其它模型相关联，可用于后续仿真验证的模型。
[0043] 延时：通过添加延时，使某些消息发送间隔满足特定条件，以此完整地定义系统行 为的实时属性。
[0044] 逻辑关系：添加某条消息的输出条件，输出条件包括输入信号的逻辑关系以及时 间条件，使该消息在满足某种条件下才可发出；同时，可以编辑消息的输出函数，使该消息