工业电子嵌入式系统仿真用设备模型的构建方法
【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，具体涉及工业 电子嵌入式系统仿真用设备模型的构建方法。
【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] 而且，要进行仿真，必须对工业电子嵌入式系统中的设备进行模型化设计，以便于 在仿真系统中进行仿真。现有的对设备进行模型化设计的方法都是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 等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统一 的全生命周期数据模型。
[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仿 真用设备模型的构建方法。
【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仿真用设备模型的构建方法，其可 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，便于工业电子嵌入式 系统的仿真；同时，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。
[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仿真用 设备模型的构建方法，其包括以下步骤：
[0011] (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；
[0012] (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 中各个信号的信号名称、信号类型以及信号的输入输出设备，并依据所述信号类型和信号 的输入输出方向确定信号的输入输出设备的端口类型，从而形成各设备的通信级模型；
[0013] (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；
[0014] (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。
[0015] 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。
[0016] 更进一步地，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。
[0017] 本发明的工业电子嵌入式系统仿真用设备模型的构建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。同时，其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 于建立工业电子嵌入式系统的全生命周期统一数据模型。再者，有利于保证数据的前后一 致性，从而使得仿真效果更好。
【附图说明】
[0018] 图1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。
[0019] 图2是一个实施例的应用场景用例图。
[0020] 图3是该实施例的活动图。
[0021] 图4是该实施例的"塔康进场"应用场景的顺序图。
[0022] 图5是图4所示的顺序图中的信号"UFCP状态2"的属性的示意图。
[0023] 图6是图4所示的顺序图中的各个信号的延时的示意图。
[0024] 图7是该实施例的其中一个设备"頂P"的状态机图。
[0025] 图8是本发明的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。
【具体实施方式】
[0026] 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。
[0027] 图1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 1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。
[0028] 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）。
[0029] 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。
[0030] 对于一个活动图来说，其通常由如下元素构成：
[0031] 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）。
[0032] 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信号相关联，工业电子嵌入式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。
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