專利名稱：模擬系統(tǒng)以及用于模擬和驗(yàn)證控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于計(jì)算機(jī)實(shí)施的模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的一種模擬系統(tǒng)以及用于模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。更加具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)如汽車、飛機(jī)、輪船等及其一部分的控制系統(tǒng)的所謂快速原形設(shè)計(jì)(prototyping)。進(jìn)而，本發(fā)明涉及具有計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和利用程序代碼裝置存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)程序代碼裝置適合于實(shí)現(xiàn)這樣一種處理。
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)、航空等行業(yè)中通常使用控制系統(tǒng)的快速原形設(shè)計(jì)，以便早期驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的正確功能和實(shí)時(shí)行為。與此類似，用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)諸如汽車或它的零件的控制策略和算法可以在實(shí)際環(huán)境條件下進(jìn)行測(cè)試，不需要存在控制循環(huán)的最終實(shí)施。
快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)的通常的特征在于它是一個(gè)混合的硬件/軟件系統(tǒng)，通常由下面的主要部件組成·一個(gè)模擬目標(biāo)，由一個(gè)或幾個(gè)具有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)模塊的模擬處理器組成，每個(gè)模擬處理器基本上運(yùn)行正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模型的一部分；·輸入接口，由設(shè)備(正在控制的外部世界)反饋的信號(hào)組成；·輸出接口，由提供設(shè)備的信號(hào)組成；和·通信接口，用于分別從一個(gè)主機(jī)(經(jīng)常是個(gè)人計(jì)算機(jī))向模擬目標(biāo)下載模塊，控制模擬實(shí)驗(yàn)(開(kāi)始和停止命令等)，測(cè)量和校準(zhǔn)模塊信號(hào)和參數(shù)。
圖1表示從現(xiàn)有技術(shù)已知的模型水平的一個(gè)常規(guī)的模擬系統(tǒng)10。從技術(shù)角度看，已知的模擬系統(tǒng)10包括具有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)模塊的一個(gè)或多個(gè)模擬處理器，在模擬處理器上運(yùn)行的是正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)模型的幾個(gè)部分12a、12b、12c(或者所謂的子模型)。模擬系統(tǒng)10進(jìn)一步還包括一個(gè)輸入接口13a和一個(gè)輸出接口13b，用于與所謂的外部世界交換信號(hào)。最后，模擬系統(tǒng)10包括一個(gè)通信接口，分別用于從主機(jī)向模擬目標(biāo)下載模塊，控制模擬實(shí)驗(yàn)，測(cè)量和校準(zhǔn)模塊信號(hào)和參數(shù)。圖1為模型水平的附圖，而不是技術(shù)水平的附圖。標(biāo)號(hào)14是所謂的激勵(lì)信號(hào)，在得不到任何物理輸入信號(hào)的地方使用。與其分開(kāi)的是后面針對(duì)圖3描述的通信接口。如果期望的話，本發(fā)明的通信接口可能附加到圖1結(jié)構(gòu)中。
輸入和輸出接口的信號(hào)可以是模擬的(例如溫度或壓力傳感器)或者是數(shù)字的(例如通信協(xié)議，如CAN)。在模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)，使用快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)作為控制回路的主要部分，就象控制器(電控單元)最后所作的那樣。
快速原形設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備在一般情況下包括如下步驟1.例如借助于行為模型工具(如MATLAB/SimulinkI或者ASCET-SD2)或者通過(guò)手動(dòng)，產(chǎn)生控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；2.用某種高級(jí)編程語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)手動(dòng)變換(手工編碼)或自動(dòng)變換(代碼產(chǎn)生)所說(shuō)模型為程序代碼；3.編譯和鏈接程序代碼為可執(zhí)行碼；4.從主機(jī)經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口下載可執(zhí)行碼到模擬目標(biāo)；和5.啟動(dòng)并從主機(jī)經(jīng)通信接口調(diào)用所說(shuō)實(shí)驗(yàn)。
來(lái)自一個(gè)或幾個(gè)來(lái)源(如行為模型工具，手寫的C碼)的幾個(gè)模型部分(在下面稱之為模塊)經(jīng)常相互接合在一起，從而可以構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)模型。經(jīng)過(guò)連接輸入和輸出端口(在圖1中描繪成圓圈)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在各個(gè)模塊12a、12b、12c之間以及在模塊和輸入或輸出接口13a、13b(按類似的方式在下面被認(rèn)為是模塊)之間的通信。
按常規(guī)方式，這一通信是通過(guò)相互連接的端口分享完全相同的存儲(chǔ)位置(相同的高級(jí)語(yǔ)言變量)實(shí)現(xiàn)的，在這里，一個(gè)模塊將信號(hào)的當(dāng)前值寫入指定的存儲(chǔ)位置，另一個(gè)模塊則從這里進(jìn)行讀出。
為了實(shí)現(xiàn)所述的情況，需要完成所說(shuō)模型到可執(zhí)行碼的轉(zhuǎn)換，完成的方式取決于實(shí)際的相互連接方案，例如指定模塊A的輸出端口a與模型B的輸入端口b相連。在此例中，兩個(gè)端口a和b需要靜態(tài)映射到模擬目標(biāo)上的完全相同的存儲(chǔ)位置，以便可以進(jìn)行模塊之間的通信。
利用這種常規(guī)的靜態(tài)相互連接的方式，信號(hào)與端口以不可分開(kāi)的方式相互連接。在信號(hào)之間的一個(gè)或幾個(gè)連接無(wú)論何時(shí)建立、修改或切斷，都需要完成模型到代碼的轉(zhuǎn)換、編譯和鏈接、可執(zhí)行的下載、實(shí)驗(yàn)的建立和調(diào)用的整個(gè)過(guò)程。對(duì)于真實(shí)世界的模型，這個(gè)過(guò)程是非常耗費(fèi)時(shí)間的，可能要花費(fèi)幾十分鐘，或者甚至于更長(zhǎng)。尤其是當(dāng)校正不可避免地要產(chǎn)生的故障連接時(shí)，當(dāng)前的周轉(zhuǎn)時(shí)間太大。進(jìn)而，實(shí)驗(yàn)一旦下載和開(kāi)始，連接就不得有任何改變、增加、或刪除。
如以前所述的，控制系統(tǒng)的快速原形設(shè)計(jì)通常用于汽車、航空等行業(yè)，用于正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的正確功能和實(shí)時(shí)行為的早期驗(yàn)證。與此類似，可以在真實(shí)世界條件下測(cè)試動(dòng)態(tài)系統(tǒng)如汽車或其零件的控制策略和算法，而不需要存在控制回路的最終實(shí)施方案。
在快速原形設(shè)計(jì)之后，對(duì)于控制系統(tǒng)的最終軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其結(jié)果是所追求的電子控制單元可以執(zhí)行的一個(gè)生產(chǎn)質(zhì)量的軟件。具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)階段涉及的是編碼所說(shuō)的軟件，在真實(shí)世界的條件下測(cè)試和觀察它，并且校準(zhǔn)它的參數(shù)，以便按照指定的要求調(diào)諧它的行為。后邊兩個(gè)步驟的基礎(chǔ)是測(cè)量和校準(zhǔn)(M&C)技術(shù)。
測(cè)量和校準(zhǔn)技術(shù)可與主機(jī)/目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)一起使用，在這里·主機(jī)在一般情況下是運(yùn)行測(cè)量和校準(zhǔn)工具的個(gè)人計(jì)算機(jī)；·目標(biāo)在多數(shù)情況下是運(yùn)行控制器的嵌入式計(jì)算機(jī)，例如·用于快速原形設(shè)計(jì)的專用實(shí)驗(yàn)硬件，或·用于軟件開(kāi)發(fā)的電控單元(ECU)；和·主機(jī)和目標(biāo)通過(guò)專用的測(cè)量和校準(zhǔn)通信接口相互連接。
在主機(jī)和目標(biāo)當(dāng)中，在分布式測(cè)量和校準(zhǔn)系統(tǒng)中可以涉及幾個(gè)例子。
測(cè)量和校準(zhǔn)工具通常完成例如如下的任務(wù)·用控制系統(tǒng)軟件測(cè)量變量的值，以圖形儀器的形式(如范圍、撥盤、儀表、或數(shù)字顯示器)顯示它們，并且在盤上記錄它們；以及·通過(guò)以圖形輸入裝置(如滑塊、按鈕、扳鈕、曲線圖和三維圖、或數(shù)字顯示)的形式顯示參數(shù)值來(lái)校準(zhǔn)這些參數(shù)值，如標(biāo)量、數(shù)組、或內(nèi)插圖，并發(fā)送由用戶產(chǎn)生的當(dāng)前值的任何改變到控制系統(tǒng)軟件。
測(cè)量和校準(zhǔn)工具依靠一系列標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量和校準(zhǔn)接口，這些測(cè)量和校準(zhǔn)接口或者是真的標(biāo)準(zhǔn)或者是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在汽車工業(yè)中。在汽車的硬件中，可以假定這些接口可用于快速原形設(shè)計(jì)或軟件開(kāi)發(fā)這二者之中，尤其是用于步驟A和步驟B的電控單元中。在這方面，用于快速原形設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境還被認(rèn)為是測(cè)量和校準(zhǔn)工具，當(dāng)然，這種測(cè)量和校準(zhǔn)工具有一定的限制或者說(shuō)具有部分不同的功能。
測(cè)量和校準(zhǔn)接口在主機(jī)上以及在目標(biāo)上需要得到軟件和硬件這兩者的支持。這兩者經(jīng)過(guò)運(yùn)行某個(gè)通信協(xié)議的某個(gè)物理相互連接彼此連接。在主機(jī)上的測(cè)量和校準(zhǔn)工具在一般情況下使用軟件驅(qū)動(dòng)器來(lái)達(dá)到這項(xiàng)目的，而目標(biāo)硬件運(yùn)行專用的協(xié)議處理器。測(cè)量和校準(zhǔn)協(xié)議的例子是CCP、XCP、KWP2000或INCA1、ASAP1b2/L11、和Distab1協(xié)議。物理相互連接例如是CAN、ETK3、以太網(wǎng)、FlexRay、USB、K-Line、WLAN(IEEE802.11)或藍(lán)牙。
為了開(kāi)發(fā)嵌入式控制系統(tǒng)，經(jīng)常使用行為模型工具，如ASCET4、MATLAB/Simulink5、Statemate MAGNUMTM6、和UML或SDL工具。這些工具在一般情況下提供某一圖表用戶接口，用于借助于塊圖、狀態(tài)機(jī)、消息順序圖、流程圖等描述控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為。這樣，就可以建立控制系統(tǒng)的一個(gè)數(shù)學(xué)模型。
注解1INCA，L1和Distab協(xié)議是屬于ETAS GmbH(a Robert Bosch GmbH補(bǔ)充)的通信協(xié)議2ASAP1b通信協(xié)議已經(jīng)由ASAM協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化3ETK是屬于物理相互連接的ETAS4ASCET是ETAS GmbH的一個(gè)產(chǎn)品系列5MATLAB，Simulink，和Real-Time Workshop是Mathworks公司的注冊(cè)商標(biāo)6Statemate MAGNUMTM是I-Logix公司的注冊(cè)商標(biāo)一旦可以獲得模型，就可以或者對(duì)于快速原形設(shè)計(jì)或者作為產(chǎn)品質(zhì)量的電控單元軟件，實(shí)現(xiàn)用某種高級(jí)編程語(yǔ)言(例如C語(yǔ)言)并且最終用可執(zhí)行程序?qū)⒛Ｐ妥詣?dòng)轉(zhuǎn)換(代碼產(chǎn)生)成程序代碼。
作為測(cè)試和調(diào)試控制系統(tǒng)軟件或者模型本身的常規(guī)方法，許多模型工具在模型的模擬或執(zhí)行期間通過(guò)可視化其行為，例如通過(guò)下述方式提供用于直觀顯示((animation))模型的裝置·在信號(hào)線頂部顯示當(dāng)前的信號(hào)值；·在圖形儀器上顯示當(dāng)前的信號(hào)值；·直接在模擬環(huán)境內(nèi)加亮有效的和以前有效的狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)。
像這樣，不需要任何單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。某些工具提供經(jīng)過(guò)模擬環(huán)境直接校準(zhǔn)參數(shù)值的可能性，其中使用了模型工具的正常的用戶接口。
至于今天，模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)的常規(guī)的處理方案只在實(shí)驗(yàn)硬件上可以利用，例如在同時(shí)運(yùn)行(離線模擬)模型工具和實(shí)驗(yàn)這兩者的個(gè)人計(jì)算機(jī)上利用或者與專用的快速原形設(shè)計(jì)硬件一起利用(在線模擬)。此外，使用專有的通信協(xié)議，例如MATLAB/Simulink的外部模式協(xié)議或者ASCET的L1協(xié)議。
在圖6中表示出了以上所述的這種常規(guī)的處理方案。
通常，快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特征在于它是一個(gè)混合的硬件/軟件系統(tǒng)，在一般情況下由以下的主要部件組成·模擬目標(biāo)，由具有相應(yīng)的存儲(chǔ)模塊的一個(gè)或幾個(gè)模擬處理器構(gòu)成，每個(gè)處理器基本上運(yùn)行正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模型或程序代碼的一個(gè)部分；·輸入接口，由設(shè)備(受控制的外部環(huán)境)提供的信號(hào)組成；·輸出接口，由提供設(shè)備的信號(hào)組成；以及·通信接口，分別用于從主機(jī)(經(jīng)常是個(gè)人計(jì)算機(jī))向模擬目標(biāo)下載控制程序，控制模擬實(shí)驗(yàn)(啟動(dòng)和停止命令等)，測(cè)量和校準(zhǔn)信號(hào)和參數(shù)。
輸入和輸出接口的信號(hào)可以是模擬的(如溫度或壓力傳感器)，或者是數(shù)字的(例如通信協(xié)議，如CAN)。在模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)，使用快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)作為控制回路的主要部分，就象控制器(電控單元)最終要實(shí)現(xiàn)的方式那樣。
在模擬目標(biāo)上的控制系統(tǒng)代碼通常在操作系統(tǒng)OS上運(yùn)行，尤其是在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RT-OS7)上運(yùn)行，提供并控制應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)行為。為此，在與平臺(tái)軟件的其余部分協(xié)同動(dòng)作中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在一般情況下例如完成如下的任務(wù)調(diào)度、資源管理、I/O管理、或通信和網(wǎng)絡(luò)管理。在汽車工業(yè)中，主要使用OSEK/VDX8順應(yīng)操作系統(tǒng)，如ERCOSEK9。
在圖8中表示出這樣一個(gè)系統(tǒng)。其中例如描述了微控制器硬件(μController Hardware)83、具有平臺(tái)軟件的高速裝入器84a的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)84、診斷裝置84b、通信和網(wǎng)絡(luò)管理裝置84c、調(diào)度器84d、和硬件抽象層84e。用標(biāo)號(hào)85表示實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)84和微控制器硬件83之間的接口。用接口86將包含模塊87a、87b、和87c的應(yīng)用程序軟件連接到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)84。
應(yīng)用程序通常分割為一系列任務(wù)(如OSEK/VDX)、線程、或過(guò)程，它們當(dāng)中的每一個(gè)都有相關(guān)的優(yōu)先權(quán)、調(diào)度模式、執(zhí)行周期和偏差、中斷源、完成的死期等。按照這些數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的調(diào)度程序分配、調(diào)用、和控制這些任務(wù)，以便提供期望的實(shí)時(shí)行為。
注解7OS操作系統(tǒng)8OSEK/VDX用于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的汽車標(biāo)準(zhǔn)9ERCOSEK是ETAS GmbH(Robert Bosch GmbH的補(bǔ)充)的一種產(chǎn)品用于嵌入式控制的許多控制系統(tǒng)，特別是OSEK/VDX順應(yīng)控制系統(tǒng)，都是靜態(tài)配置的。這就意味著，操作系統(tǒng)的配置是借助于由某種操作系統(tǒng)配置器的實(shí)用性產(chǎn)生的C碼產(chǎn)生的。這樣的操作系統(tǒng)配置器將某種指定的操作系統(tǒng)規(guī)范(如對(duì)于OSEK/VDX的OIL10描述)轉(zhuǎn)換成代表操作系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的C碼，例如，由調(diào)度程序調(diào)用的包含功能指針的任務(wù)載體和任務(wù)表、中斷掩碼和處理器、優(yōu)先權(quán)調(diào)度和任務(wù)的FIFO11隊(duì)列、定時(shí)器、或堆棧。
與動(dòng)態(tài)可配置的操作系統(tǒng)不同，靜態(tài)可配置的操作系統(tǒng)在一般情況下要求所有的配置都是在編譯時(shí)間通過(guò)靜態(tài)存儲(chǔ)分配和初始化進(jìn)行的，從而可以在計(jì)算速度和存儲(chǔ)消費(fèi)方面得到較好的實(shí)時(shí)性能。另一方面，與動(dòng)態(tài)可配置的操作系統(tǒng)相比，靜態(tài)操作系統(tǒng)配置在運(yùn)行時(shí)不作任何修改。但是，即使是動(dòng)態(tài)可配置的操作系統(tǒng)通常也只在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)由應(yīng)用程序本身配置一次，而不是在運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行配置。在這種正常情況下，操作系統(tǒng)的配置或者是通過(guò)手工編碼進(jìn)行的，或者是從操作系統(tǒng)的規(guī)范產(chǎn)生代碼?？焖僭卧O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備通常包括如下步驟1、用某種高級(jí)編程語(yǔ)言(如，C語(yǔ)言)手動(dòng)實(shí)現(xiàn)(手動(dòng)編碼)或(從某種數(shù)學(xué)模型)自動(dòng)代碼產(chǎn)生所說(shuō)控制系統(tǒng)的程序代碼；2、產(chǎn)生操作系統(tǒng)規(guī)范，手動(dòng)產(chǎn)生或者由某種文本或圖形的應(yīng)用所支持；3、借助于代碼產(chǎn)生配置實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；4、將程序代碼與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及它的配置一起編譯和鏈接成可執(zhí)行碼；5、從主機(jī)經(jīng)主機(jī)-目標(biāo)通信接口下載可執(zhí)行碼到模擬目標(biāo)；6、從主機(jī)經(jīng)所說(shuō)通信接口建立并調(diào)用實(shí)驗(yàn)。
注解10OILOSEK/VDX的實(shí)施語(yǔ)言；11FIFO先進(jìn)先出如以上所述，對(duì)于這個(gè)常規(guī)的操作系統(tǒng)的配置方案，一旦已經(jīng)建立了可執(zhí)行碼，實(shí)時(shí)行為就不可能再有任何改變。程序代碼和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以不可分割的方式相互關(guān)聯(lián)。無(wú)論何時(shí)，控制系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)性質(zhì)發(fā)生了變化，都需要完成操作系統(tǒng)規(guī)范、經(jīng)過(guò)代碼產(chǎn)生的配置、編譯和鏈接、可執(zhí)行的下載、實(shí)驗(yàn)的建立和調(diào)用的整個(gè)過(guò)程。對(duì)于真實(shí)世界的控制系統(tǒng)，這個(gè)過(guò)程是極其耗費(fèi)時(shí)間的，可能要花費(fèi)幾十分鐘或者甚至于更長(zhǎng)。尤其是當(dāng)校正不可避免要產(chǎn)生的故障操作系統(tǒng)的設(shè)定值時(shí)，當(dāng)前的周轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)。此外，一旦實(shí)驗(yàn)已經(jīng)下載并且開(kāi)始，實(shí)時(shí)行為就不可能再有任何一點(diǎn)改變。
據(jù)我們所知，直到今天的常規(guī)處理方案都是由快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用的，例如ETAS GmbH(ASCET-SD產(chǎn)品系列)的系統(tǒng)，Mathworks公司(MATLAB/Simulink，Real Time Workshop，xPC Target)生產(chǎn)，還可能有其它的公司。
在圖2a中可以觀察到從現(xiàn)有技術(shù)中可知的這樣一種靜態(tài)相互連接。圖2a表示第一模塊12d和第二模塊12e，它們共享存儲(chǔ)在靜態(tài)存儲(chǔ)位置81的一個(gè)變量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供至今碰到的靜態(tài)連接的更加靈活的相互連接，以使已經(jīng)完成的模擬能夠很容易地校正、截取、或改變。本發(fā)明的另一個(gè)目的是改進(jìn)模擬系統(tǒng)的單個(gè)部件之間的通信以及模擬模型的單個(gè)模塊之間的通信，以便提供運(yùn)輸工具的控制系統(tǒng)的快速原形設(shè)計(jì)。
這些目的是通過(guò)提出一種模擬系統(tǒng)以及用于模擬和驗(yàn)證具有對(duì)應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征的控制系統(tǒng)的一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與按照以上所述的現(xiàn)有技術(shù)的處理方案相比，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)相互連接處理方案不依賴相互連接方案的特定的模型到代碼的轉(zhuǎn)換。相反，這種轉(zhuǎn)換完全獨(dú)立于正在使用的實(shí)際的模塊相互連接。而是以顯式方式使用不同的存儲(chǔ)位置代替共享的存儲(chǔ)位置以及當(dāng)需要時(shí)還要從一個(gè)存儲(chǔ)位置向另一個(gè)存儲(chǔ)位置拷貝或復(fù)制信號(hào)值來(lái)完成模塊之間的通信。
有益地，提供用于計(jì)算機(jī)實(shí)施的模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)，所說(shuō)模擬系統(tǒng)包括一個(gè)主機(jī)-目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)主機(jī)并經(jīng)過(guò)專用于目標(biāo)的操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口，重新配置代表控制系統(tǒng)的至少一部分的目標(biāo)的操作系統(tǒng)。借助于這樣一種模擬系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序用于模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法也是本發(fā)明的一部分，所說(shuō)計(jì)算機(jī)程序具有程序編碼裝置，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)和具有計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)(如RAM、DVD、CD-ROM、ROM、EPROM、EPROM、EEPROM、閃存等)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序也在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的時(shí)候，所說(shuō)程序編碼裝置適合于實(shí)現(xiàn)這種方法。
在這種模擬系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在向目標(biāo)下載了一個(gè)可執(zhí)行軟件以后，要重新配置操作系統(tǒng)，以便可以確定或改變目標(biāo)的軟件的實(shí)時(shí)行為。
有益地，使用操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口，或者使用第二個(gè)可配置的應(yīng)用程序編程接口來(lái)代替操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口。
這樣一種模擬系統(tǒng)，其中的主機(jī)包含至少一個(gè)模擬工具并且在控制系統(tǒng)的目標(biāo)軟件上執(zhí)行所說(shuō)工具，其中使用一個(gè)目標(biāo)服務(wù)器，以連接模擬工具與目標(biāo)，目標(biāo)服務(wù)器包含用于與目標(biāo)通信的通信協(xié)議的協(xié)議驅(qū)動(dòng)器。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬系統(tǒng)，其中至少某些模塊是動(dòng)態(tài)可配置的，用于經(jīng)過(guò)不同的存儲(chǔ)位置進(jìn)行通信。
在一個(gè)附加的實(shí)施例中，所示的模擬系統(tǒng)包括具有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器和接口模塊的多個(gè)模擬過(guò)程，這些模塊包括不同的用于模塊間通信的存儲(chǔ)位置，并且其中通過(guò)運(yùn)行一個(gè)控制系統(tǒng)模擬模型來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬，所說(shuō)的模擬模型包括一系列子模型，它們分別在多個(gè)模塊之一上實(shí)現(xiàn)，其中至少某些模塊是動(dòng)態(tài)可配置的，用于經(jīng)過(guò)不同的存儲(chǔ)位置進(jìn)行通信。
用于計(jì)算機(jī)實(shí)施的模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)的主機(jī)也是本發(fā)明的一部分，所說(shuō)模擬系統(tǒng)包括主機(jī)-目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)主機(jī)并經(jīng)過(guò)專用于目標(biāo)的操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口來(lái)重新配置代表控制系統(tǒng)的至少一部分的目標(biāo)的操作系統(tǒng)。
由于相互連接方案不是由僅僅可執(zhí)行的模擬反映出來(lái)，因此需要以不同的方式將其傳送到模擬目標(biāo)。這是在已經(jīng)下載了可執(zhí)行的之后的實(shí)驗(yàn)建立期間通過(guò)動(dòng)態(tài)建立實(shí)際的模塊相互連接并且經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口實(shí)現(xiàn)的。
按照對(duì)應(yīng)的相互連接方案實(shí)現(xiàn)信號(hào)值的交換。如同靜態(tài)存儲(chǔ)分配方案一樣需要有關(guān)明顯命名慣例或同類的東西。相反，通過(guò)從與輸出端口有關(guān)的存儲(chǔ)位置明顯讀出所說(shuō)信號(hào)值然后將所說(shuō)信號(hào)值復(fù)制到對(duì)應(yīng)于相關(guān)輸入端口的任何存儲(chǔ)位置，將指定信號(hào)的當(dāng)前值從輸出端口分配到任何與之相連的輸入端口。
這種處理方案的主要優(yōu)點(diǎn)(在本說(shuō)明書(shū)中將要詳細(xì)描述這些優(yōu)點(diǎn))是·改變操作系統(tǒng)規(guī)范后的周轉(zhuǎn)時(shí)間明顯減小，這是因?yàn)椴槐刂貜?fù)如下所述的操作系統(tǒng)配置的耗費(fèi)時(shí)間的過(guò)程代碼產(chǎn)生、編譯和鏈接、和可執(zhí)行的下載。這將強(qiáng)烈地支持快速原形設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用。
·即使在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)期間也能建立、修改、或刪除操作系統(tǒng)目標(biāo)，例如任務(wù)、過(guò)程、應(yīng)用模式、報(bào)警、事件、或消息，在這當(dāng)中沒(méi)有可感覺(jué)到的延遲。這將允許出現(xiàn)全新的使用情況，例如以下所述的情況(得到了某種操作系統(tǒng)監(jiān)視應(yīng)用的最好支持，測(cè)量處理器負(fù)荷、任務(wù)抖動(dòng)、總的和凈的運(yùn)行時(shí)間、違反最終期限等，或者甚至于顯示圖形跟蹤信息，例如以甘特圖的形式顯示)·在空中校正故障設(shè)定值，甚至于不要中斷實(shí)驗(yàn)；·在連續(xù)地建立最終的實(shí)時(shí)行為的同時(shí)，通過(guò)使整個(gè)控制系統(tǒng)的各個(gè)部分一點(diǎn)一點(diǎn)地投入操作，逐漸地建立實(shí)驗(yàn)；·按照控制系統(tǒng)的需要反復(fù)地調(diào)節(jié)任務(wù)周期、偏差、和最終期限；·通過(guò)將任務(wù)移入休閑階段，拉平處理器負(fù)荷；·通過(guò)試湊法的重新配置，識(shí)別穩(wěn)定的和功能校正的行為的可允許值的范圍；·在計(jì)算加強(qiáng)應(yīng)用的情況下，通過(guò)“切斷”當(dāng)前非必要的功能來(lái)平衡負(fù)荷；·通過(guò)在空中產(chǎn)生和激勵(lì)任務(wù)自發(fā)地觸發(fā)部分控制系統(tǒng)；·通過(guò)掩蔽或抑制相應(yīng)的任務(wù)或過(guò)程，使控制系統(tǒng)的一些部分去激勵(lì)；·將一個(gè)過(guò)程從內(nèi)部調(diào)用切換到真實(shí)世界的輸入中斷，如曲軸同步信號(hào)，并且切換回來(lái)；或·通過(guò)交替地允許和禁止模塊的對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)部分，比較并行運(yùn)行的相同模塊的一系列實(shí)施變量；·由于不需要重復(fù)如以下所述的耗費(fèi)時(shí)間的過(guò)程模型到代碼的轉(zhuǎn)換、編譯和鏈接、以及可執(zhí)行的下載，所以明顯減小了改變相互連接方案后的周轉(zhuǎn)時(shí)間。這強(qiáng)烈地支持了快速原形設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用；·即使在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)期間，也可以建立、修改、或刪除信號(hào)連接端口，沒(méi)有可以感覺(jué)到的延遲。這將允許如以下所述的應(yīng)用的全新可能性·在空中校正故障連接，甚至于不要中斷實(shí)驗(yàn)；
·在連續(xù)地建立最終的相互連接方案的同時(shí)，通過(guò)一點(diǎn)一點(diǎn)地使整個(gè)模型的各個(gè)部分進(jìn)入操作狀態(tài)，逐漸地建立實(shí)驗(yàn)；·通過(guò)建立到輸入端口的連接自發(fā)地模擬該模塊；·將輸入端口從預(yù)定的激勵(lì)模塊切換到真實(shí)世界的輸入信號(hào)；·通過(guò)交替地切換模塊的輸出到所說(shuō)設(shè)備，比較并行運(yùn)行的相同模塊的一系列實(shí)施變量，或·將輸入或輸出虛擬地在工具水平上交換到快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)，而不是在物理電纜連接內(nèi)首先拉出而后再插入。
因此，按照本發(fā)明，運(yùn)行一個(gè)模擬模型，以便模擬和驗(yàn)證在開(kāi)發(fā)期間的控制系統(tǒng)，模擬模型包括一系列子模型，這些子模型在模擬系統(tǒng)的相同的或不同的節(jié)點(diǎn)(處理器)上運(yùn)行。在模擬模型的對(duì)應(yīng)的模塊和模擬系統(tǒng)之間的通信是經(jīng)過(guò)不同的并且是分開(kāi)的存儲(chǔ)位置完成的，這些模塊是動(dòng)態(tài)相互連接的。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，借助于縱橫開(kāi)關(guān)一致地復(fù)制數(shù)據(jù)和/或信號(hào)。優(yōu)選地，這種復(fù)制是在實(shí)時(shí)條件下實(shí)現(xiàn)的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)模塊經(jīng)過(guò)相互連接節(jié)點(diǎn)自動(dòng)連接并且復(fù)制數(shù)據(jù)。
在實(shí)時(shí)情況或條件下數(shù)據(jù)的一致復(fù)制可經(jīng)過(guò)通信變量進(jìn)行。如以上所述的縱橫開(kāi)關(guān)提供用于在達(dá)到一致?tīng)顟B(tài)后一致復(fù)制輸出信號(hào)值到通信變量的裝置?？v橫開(kāi)關(guān)提供在對(duì)應(yīng)的模塊繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算之前用于一致地傳送這些值到所連接的輸入信號(hào)上的裝置。根據(jù)模擬系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)體系結(jié)構(gòu)和/或?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的建立，通過(guò)精細(xì)的復(fù)制過(guò)程、阻塞中斷等可實(shí)現(xiàn)一致的復(fù)制機(jī)制。在由對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)環(huán)境設(shè)定值確定的某些情況下，信號(hào)變量或者通信變量可以是已廢棄的，然后對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以便得到較好的性能。
按照本發(fā)明的一個(gè)可替換的實(shí)施例，一種分布式處理方案可以用于模塊相互連接的動(dòng)態(tài)重新配置代替如以上所述的集中式處理方案。在這個(gè)可替換的實(shí)施例中，端口本身可以連接到它們對(duì)應(yīng)的配對(duì)對(duì)象，并且負(fù)責(zé)信號(hào)值的復(fù)制。
本發(fā)明還覆蓋具有程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序，程序代碼裝置當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)適合于實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的以上所述的過(guò)程。計(jì)算機(jī)程序本身以及在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序是要求保護(hù)的對(duì)象。
從說(shuō)明書(shū)和附圖，本發(fā)明的另外的特征和實(shí)施例將變得顯而易見(jiàn)。
應(yīng)該理解，不僅可以在規(guī)定的組合中而且還可以在其它的組合中或者在其本身中使用上述的特征以及下面將要描述的特征，這樣作不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍。
在附圖中借助于實(shí)施例并且通過(guò)實(shí)例示意地描述了本發(fā)明，下面將要參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。應(yīng)該理解，這種描述決不會(huì)限制本發(fā)明的范圍，并且只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明。


在附圖中，圖1是在現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明的模型級(jí)別的模擬系統(tǒng)的示意方塊圖；圖2a是現(xiàn)有技術(shù)的靜態(tài)相互連接的示意圖；圖2b是按照本發(fā)明的動(dòng)態(tài)相互連接的優(yōu)選實(shí)施例；圖3是按照本發(fā)明的使用按照?qǐng)D2b的動(dòng)態(tài)相互連接的模擬系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例；圖4是按照本發(fā)明在實(shí)時(shí)情況下經(jīng)過(guò)通信變量的協(xié)調(diào)復(fù)制的一個(gè)例子；圖5是按照本發(fā)明的相互連接方案的一個(gè)可替換實(shí)施例；圖6表示模型直觀顯示和模型內(nèi)校準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)；圖7是本發(fā)明的模型直觀顯示和利用目標(biāo)服務(wù)器的模型內(nèi)校準(zhǔn)的處理方案的一個(gè)例子；圖8描述具有應(yīng)用程序和平臺(tái)軟件的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的相互作用；圖9由圖9a和圖9b組成，描述了在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RT-OS)重新配置之前(9a)和之后(9b)的一個(gè)任務(wù)調(diào)度甘特圖；圖10表示實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RT-OS)重新配置的體系結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明并且與如以上參照?qǐng)D2a描述的從現(xiàn)有技術(shù)已知的靜態(tài)連接相對(duì)照，提供一種經(jīng)過(guò)不同的存儲(chǔ)位置的動(dòng)態(tài)相互連接處理方案。在圖2b中可以觀察到按照本發(fā)明的動(dòng)態(tài)相互連接的原理，其中，借助于動(dòng)態(tài)復(fù)制20在第二模塊2e的一個(gè)不同的存儲(chǔ)位置復(fù)制第一模塊2d的數(shù)據(jù)81a由此作為數(shù)據(jù)81a’。
可以設(shè)想有幾種基于動(dòng)態(tài)重新配置處理方案的體系結(jié)構(gòu)。參照附圖3，下面描述按照本發(fā)明的模擬系統(tǒng)30的第一個(gè)例子，即所謂的集中式的處理方案。
集中式處理方案模擬系統(tǒng)30的主要組成部分是利用相互連接方案11的一個(gè)所謂的縱橫開(kāi)關(guān)10。模擬系統(tǒng)30進(jìn)一步還包括多個(gè)模塊2a、2b、2c、輸入接口3a、輸出接口3b、激勵(lì)發(fā)生器模塊4、以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)7。
如由在圖3中的雙頭箭頭所形象化的，模擬系統(tǒng)30的所有部件都經(jīng)過(guò)縱橫開(kāi)關(guān)彼此相互連接，其中的相互連接方案11確定了在模擬目標(biāo)上模塊的哪一個(gè)輸入和輸出端口彼此連接。相互連接方案對(duì)應(yīng)于方塊圖中連接的總體性，其中的每個(gè)方塊對(duì)應(yīng)于集成在模擬目標(biāo)30上模塊之一。
相互連接方案11可以被認(rèn)為是一個(gè)兩維的開(kāi)關(guān)矩陣，其中的兩維代表模塊的端口，矩陣的值確定對(duì)應(yīng)的端口是否相互連接(以及可能的信號(hào)流動(dòng)方向)。
模擬主機(jī)5經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口6與縱橫開(kāi)關(guān)10連接，并且構(gòu)成了通向快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)的人-機(jī)接口。
主機(jī)5允許相互連接方案的配置和重新配置，最好可以得到某個(gè)圖形用戶接口的支持。
主機(jī)-目標(biāo)通信接口6連接模擬主機(jī)5與模擬目標(biāo)30。在一般情況下，所說(shuō)的接口基于某種有線的或者無(wú)線的連接(串行接口、以太網(wǎng)、藍(lán)牙等)以及標(biāo)準(zhǔn)化的或?qū)Ｓ玫耐ㄐ艆f(xié)議(如ASAP1b，L1)。所說(shuō)的接口至少提供如下的功能·從主機(jī)5下載可執(zhí)行模擬到模擬目標(biāo)30；和·下載確定相互連接方案11的配置數(shù)據(jù)。
此外，所說(shuō)接口提供的功能可以用于·控制實(shí)驗(yàn)，例如用于啟動(dòng)和停止模擬；·測(cè)量模型信號(hào)、相互連接信號(hào)、和輸入及輸出信號(hào)的值；·校準(zhǔn)模型參數(shù)，等等。
縱橫開(kāi)關(guān)10在模擬目標(biāo)上運(yùn)行，并且·經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口6與模擬主機(jī)5相連；·與代表正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模型部分或子模型的模塊2a、2b、2c相連；·與代表到控制系統(tǒng)的設(shè)備的輸入和輸出接口的模塊3a、3b相連；·與用作到模型的激勵(lì)發(fā)生器的模塊4相連；·最好與基于模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)7相連。
在啟動(dòng)一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)之前，經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口6從主機(jī)5向縱橫開(kāi)關(guān)10內(nèi)下載初始的相互連接方案11。
在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)期間，縱橫開(kāi)關(guān)10通過(guò)從輸出端口向輸入端口復(fù)制信號(hào)值在模塊和部件之間實(shí)現(xiàn)實(shí)際的通信。完成這個(gè)復(fù)制過(guò)程的方式由相互連接方案11確定。
在中斷以后，或者甚至于在運(yùn)行模擬期間，可以重新配置相互連接方案11。于是，模塊的相互連接可以在空中改變，而沒(méi)有可感覺(jué)到的延遲。
現(xiàn)在參照附圖4，其中說(shuō)明了按照本發(fā)明的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)優(yōu)選的替換方案。借助于動(dòng)態(tài)復(fù)制40，可以對(duì)于第一模塊2f的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)值82a、82e在不同的存儲(chǔ)位置分別作為通信變量82b、82f進(jìn)行緩存。借助于另外的動(dòng)態(tài)復(fù)制40，第二和第三模塊2g、2h分別接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)值82c、82g和82d、82h。
于是，可以保證在實(shí)時(shí)環(huán)境內(nèi)的數(shù)據(jù)一致性。每個(gè)模塊2f、2g、2h可以例如以不同的速率或者在中斷觸發(fā)時(shí)進(jìn)行計(jì)算，并且借助于緩存當(dāng)前信號(hào)值的通信變量82b、82f來(lái)完成數(shù)據(jù)復(fù)制40。于是，可以保證作為整體構(gòu)成一個(gè)有效狀態(tài)的幾個(gè)輸出信號(hào)的值能夠一致地被復(fù)制，以使由這些輸出信號(hào)反饋的模塊本身可以依賴有效的狀態(tài)。
如以上所述，縱橫開(kāi)關(guān)10提供·用于在達(dá)到一致?tīng)顟B(tài)后向通信變量一致復(fù)制輸出信號(hào)的值的裝置；·用于在對(duì)應(yīng)的模塊繼續(xù)計(jì)算之前一致地傳送這些值到所連接的輸入信號(hào)的裝置。
通過(guò)精細(xì)的(atomic)復(fù)制過(guò)程、阻塞中斷等可以實(shí)現(xiàn)如以上所述的一致復(fù)制機(jī)制，這取決于所依據(jù)的實(shí)時(shí)體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)。
在由對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)環(huán)境設(shè)定值確定的某些情況下，信號(hào)變量或者通信變量可能過(guò)時(shí)，然后可以對(duì)所說(shuō)的變量進(jìn)行優(yōu)化以便得到較高級(jí)的性能。
上述的動(dòng)態(tài)重新配置處理方案可以通過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行擴(kuò)充。為了實(shí)現(xiàn)這一擴(kuò)充，在模塊之間通信期間，在從源存儲(chǔ)位置讀出原始值之后，或者在向目標(biāo)存儲(chǔ)位置寫入之前，都要以預(yù)先確定的方式影響每個(gè)信號(hào)值。
可能的信號(hào)調(diào)節(jié)操作是·實(shí)施公式自適應(yīng)(例如比例或偏差的修改、飽和)；或·基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算(例如，信號(hào)的和、差、乘積，利用內(nèi)插、常數(shù)值的經(jīng)查找表或特性曲線的映射)。
所用的這類運(yùn)算以及對(duì)應(yīng)的參數(shù)都被認(rèn)為是相互連接方案的一部分。它們中的每一個(gè)都可以以動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行配置和重新配置，就象模塊的相互連接一樣。這種增強(qiáng)措施極大地?cái)U(kuò)大了動(dòng)態(tài)重新配置處理方案的使用性。
現(xiàn)在參照附圖5，圖5描述的是模塊相互連接的動(dòng)態(tài)重新配置的分配式處理方案，使用分配式處理方案可以代替在目標(biāo)上使用不同縱橫開(kāi)關(guān)部件的集中式處理方案。如果沒(méi)有集中式部件復(fù)制信號(hào)值，端口可將它們自己連接到它們對(duì)應(yīng)的配對(duì)端口并且負(fù)責(zé)信號(hào)值復(fù)制。
例如，這可能通過(guò)使模塊2j和2k的輸入端口92a、92b和93b在連接時(shí)在模塊2i的輸出端口服務(wù)器91a、91b上記錄它們本身來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)服務(wù)器代表一個(gè)指定的輸出端口。通信可以遵循拉出方法(輸入端口詢問(wèn)信號(hào)值)或者推入方法(由輸出端口調(diào)用的信號(hào)值的多點(diǎn)播送)來(lái)實(shí)現(xiàn)。于是，將數(shù)值復(fù)制的智能化分布在系統(tǒng)的各個(gè)部件上，而不是將其集中在中央縱橫開(kāi)關(guān)部件內(nèi)。
用于快速原形設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)的通用模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)接口(圖7)用于快速原形設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)的通用模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)接口，它使用具有主機(jī)-目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)的模擬系統(tǒng)和方法的測(cè)量和校準(zhǔn)技術(shù)。
基本概念與在背景技術(shù)中描述過(guò)的方法對(duì)照，作為本發(fā)明的主題的通用模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)接口不依靠專用的模擬、或快速原形設(shè)計(jì)硬件、或?qū)Ｓ玫耐ㄐ艆f(xié)議。相反，使用的是標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量和校準(zhǔn)技術(shù)。
如以上所述，本處理方案的主要優(yōu)點(diǎn)是·由于這種方法基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，所以可以認(rèn)為以測(cè)量和校準(zhǔn)技術(shù)形式出現(xiàn)的所需的接口可以用在相關(guān)的硬件和軟件中；·不需要向目標(biāo)硬件和物理相互連接的每種組合轉(zhuǎn)送任何軟件，否則要花費(fèi)巨大的努力；·在離線或在線實(shí)驗(yàn)期間以及在電控單元操作期間，對(duì)于模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)可使用同一個(gè)模型工具接口；·由于不需要附加的專用協(xié)議處理器，所以在目標(biāo)硬件上既沒(méi)有存儲(chǔ)開(kāi)銷又沒(méi)有運(yùn)行時(shí)間開(kāi)銷；·由于不運(yùn)行任何附加的專用協(xié)議，所以在物理相互連接上沒(méi)有任何帶寬開(kāi)銷；·由于對(duì)于通信來(lái)說(shuō)不需要后臺(tái)處理任務(wù)或類似任務(wù)，所以在目標(biāo)硬件上模型的運(yùn)行時(shí)間行為不受影響；·因此，尤其是，按理想的方式支持了電控單元(通常提供極低的存儲(chǔ)資源和運(yùn)行時(shí)間資源，并且本質(zhì)上以大量的硬件和接口變量支持測(cè)量和校準(zhǔn)技術(shù))；·支持記錄和重放的離線調(diào)試功能；·對(duì)于通用模型直觀顯示，這些標(biāo)準(zhǔn)接口可用于控制系統(tǒng)軟件的直觀顯示，或者用于控制系統(tǒng)的模型的直觀顯示，或者用于可視化控制系統(tǒng)的行為；·對(duì)于模型內(nèi)的校準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)接口用于在控制系統(tǒng)的模型內(nèi)校準(zhǔn)控制系統(tǒng)軟件的參數(shù)；·對(duì)于記錄和重放，這些標(biāo)準(zhǔn)接口用于在主機(jī)上記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，以便后來(lái)向用于直觀顯示和可視化的模擬工具透明重放記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)；·在大多數(shù)相關(guān)的硬件系統(tǒng)(目標(biāo)、主機(jī)、和它們之間的相互連接的組合)上，使用標(biāo)準(zhǔn)接口是可能的，因此，不需要對(duì)于軟件的自適應(yīng)或進(jìn)出端口作出任何附加的努力；·對(duì)于在主機(jī)上的模擬或者快速原形設(shè)計(jì)以及對(duì)于電控單元的操作，可以使用相同的標(biāo)準(zhǔn)接口；
·由于使用可以得到的標(biāo)準(zhǔn)接口，所以可以避免存儲(chǔ)、運(yùn)行時(shí)間、和帶寬的開(kāi)銷。
離線調(diào)試裝置，例如在線實(shí)驗(yàn)期間的離線調(diào)試裝置，首先將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄到主機(jī)的存儲(chǔ)器或硬盤上。在此之后，以離線模式向模擬工具重放所說(shuō)數(shù)據(jù)，模仿先前連接的快速原形設(shè)計(jì)硬件或者運(yùn)行中的電控單元。這可以對(duì)于模擬工具完全透明地實(shí)現(xiàn)。此外，這種方法允許的公共調(diào)試特征是由所用的模擬工具支持的單步執(zhí)行和模型斷點(diǎn)。
在圖7中，示出了模型工具70a、70b和任選的測(cè)量和校準(zhǔn)工具71。在這些模型工具70a、70b、任選的測(cè)量和校準(zhǔn)工具71和目標(biāo)80之間定位一個(gè)模型直觀顯示接口72。具有協(xié)議驅(qū)動(dòng)器74(例如CCP74a、XCP74b、KWP2000 74c、INCA74d、ASAP74c、Distab74f、usw)的目標(biāo)服務(wù)器73或類似物與物理相互連接75相連。在目標(biāo)80中的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量和校準(zhǔn)接口76將這個(gè)物理相互連接75連接到模型77a、77b。在作為正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的至少一部分的目標(biāo)或目標(biāo)處理器上，執(zhí)行應(yīng)用程序SW。這個(gè)體系結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的模擬系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例?？梢栽O(shè)想出基于通用模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)處理方案的幾種體系結(jié)構(gòu)。作為一個(gè)例子，在下面將要描述基于這種目標(biāo)服務(wù)器的處理方案。它的主要部件是在主機(jī)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的并且在主機(jī)的模擬工具和目標(biāo)的硬件之間建立橋梁的目標(biāo)服務(wù)器。
作為與一個(gè)物理相互連接相連的單個(gè)目標(biāo)的替換方案，可以設(shè)想出經(jīng)過(guò)各種各樣的通信信道連接的幾個(gè)不同的硬件目標(biāo)，它們構(gòu)成了一個(gè)分布式系統(tǒng)。進(jìn)而，每個(gè)模型工具都可以用于在某個(gè)時(shí)間對(duì)在目標(biāo)上的任何數(shù)目的模型的直觀顯示和校準(zhǔn)。
功能目標(biāo)服務(wù)器目標(biāo)服務(wù)器是通用模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)處理方案的中心部件。它的作用是目標(biāo)硬件和通信抽象的作用。目標(biāo)服務(wù)器的主要任務(wù)是以透明的方式連接模擬工具與目標(biāo)硬件的測(cè)量和校準(zhǔn)接口。
照此，模擬工具不需要知道用作目標(biāo)的相應(yīng)硬件，或者不需要知道用作主機(jī)/目標(biāo)接口的通信協(xié)議或物理相互連接。為此目的，目標(biāo)服務(wù)器可以包含用于每個(gè)得到支持的通信協(xié)議的一個(gè)專用的協(xié)議驅(qū)動(dòng)器或類似的驅(qū)動(dòng)器，以便實(shí)現(xiàn)從與通信有關(guān)的模型直觀顯示到測(cè)量和校準(zhǔn)特定協(xié)議的編譯。
目標(biāo)服務(wù)器的另一個(gè)任務(wù)是將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在主機(jī)的存儲(chǔ)器或硬盤上，以便在后來(lái)的離線調(diào)試重放中使用所說(shuō)的數(shù)據(jù)。
模型工具模型工具經(jīng)過(guò)它的模型直觀顯示接口訪問(wèn)目標(biāo)服務(wù)器。照此，模型直觀顯示所需的數(shù)據(jù)就從目標(biāo)傳送到模擬工具。進(jìn)而，沿另外一個(gè)方向，從模擬工具向目標(biāo)硬件傳送校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。
一旦使用目標(biāo)服務(wù)器進(jìn)行目標(biāo)訪問(wèn)而不是專用的通信協(xié)議，就可以在模擬工具內(nèi)得到基本模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)。對(duì)于先進(jìn)的記錄和重放特征，例如單步調(diào)試和模型斷點(diǎn)，認(rèn)為模型工具可以提供附加的功能。
測(cè)量和校準(zhǔn)(M&C)工具測(cè)量和校準(zhǔn)工具可以與模擬工具并行地運(yùn)行，其中要使用完全相同的測(cè)量和校準(zhǔn)接口以及通信信道。然而，這不是通用模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)的先決條件，而是為了說(shuō)明常規(guī)的測(cè)量和校準(zhǔn)處理方案進(jìn)行的描述。
在多個(gè)工具(模型工具或測(cè)量和校準(zhǔn)工具)試圖同時(shí)校準(zhǔn)一個(gè)相同的參數(shù)組的情況下，則必須使用仲裁方案來(lái)獲得安全和數(shù)據(jù)一致性。這個(gè)仲裁方案例如可以使用一個(gè)或多個(gè)下面的技術(shù)·例如，通過(guò)使用只讀參數(shù)，鎖定除用于校準(zhǔn)指定的參數(shù)組(主/從原理)的一個(gè)工具以外全部工具；·在校準(zhǔn)指定組的參數(shù)后，通知所有的另外的工具；或·通過(guò)所有受到影響的工具并且經(jīng)過(guò)周期性地測(cè)量指定的參數(shù)組進(jìn)行參數(shù)更新(輪詢)。
應(yīng)用程序軟件在目標(biāo)上運(yùn)行的應(yīng)用程序軟件主要由模型代碼、調(diào)用模型代碼的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)或調(diào)度程序、允許模型輸入和輸出的硬件和通信驅(qū)動(dòng)器、等組成。
從模擬的模型產(chǎn)生的代碼按照模型規(guī)定的行為完成計(jì)算。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量和校準(zhǔn)接口訪問(wèn)(讀出和寫入)代碼中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便分別完成常規(guī)的測(cè)量和校準(zhǔn)或模型直觀顯示和模型內(nèi)的校準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量和校準(zhǔn)接口在目標(biāo)上的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量和校準(zhǔn)接口構(gòu)成了應(yīng)用程序軟件和目標(biāo)服務(wù)器之間的鏈接。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量和校準(zhǔn)接口訪問(wèn)模型數(shù)據(jù)以便進(jìn)行測(cè)量和校準(zhǔn)，并且經(jīng)過(guò)物理相互連接與主機(jī)相連。
·對(duì)于測(cè)量，測(cè)量和校準(zhǔn)接口從應(yīng)用程序軟件讀出數(shù)據(jù)，并且通過(guò)測(cè)量和校準(zhǔn)協(xié)議將所說(shuō)數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)服務(wù)器，目標(biāo)服務(wù)器將所說(shuō)數(shù)據(jù)傳遞到模擬工具和測(cè)量和校準(zhǔn)工具(如果可以應(yīng)用的話)；·對(duì)于校準(zhǔn)，模擬工具或測(cè)量和校準(zhǔn)工具經(jīng)過(guò)目標(biāo)服務(wù)器和測(cè)量和校準(zhǔn)協(xié)議將新的參數(shù)值發(fā)送到測(cè)量和校準(zhǔn)接口，測(cè)量和校準(zhǔn)接口在目標(biāo)上用應(yīng)用程序軟件更新這些參數(shù)值。
作為標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量和校準(zhǔn)接口，例如根據(jù)CAN、以太網(wǎng)、FlexRay、USB、或者K-Line，可以使用CCP、XCP、KWP2000、INCA、或ASAP1b協(xié)議作為物理相互連接。
替換方案分散式處理方案如果不使用集中式的目標(biāo)服務(wù)器部件，每個(gè)模型以及測(cè)量和校準(zhǔn)工具可以自動(dòng)地引入主機(jī)一側(cè)的測(cè)量和校準(zhǔn)接口自適應(yīng)。照此，還可以維持從目標(biāo)硬件的提取，同時(shí)可以將從通信信道的提取傳送到所涉及的工具。
出于這個(gè)理由，目標(biāo)訪問(wèn)可能不太透明，并且所支持的測(cè)量和校準(zhǔn)接口的數(shù)目可能較小。此外，支持記錄和重放離線調(diào)試的成本可能更高。另一方面，另外不是所有的模型與測(cè)量和校準(zhǔn)接口都需要滿足目標(biāo)服務(wù)器部件的一個(gè)相同的接口。
測(cè)量和校準(zhǔn)工具接口處理方案如果不讓模擬工具直接訪問(wèn)目標(biāo)服務(wù)器，則可以使用一個(gè)測(cè)量和校準(zhǔn)工具作為中間工具。為此，模型直觀顯示接口可能不包含在目標(biāo)服務(wù)器中，而是包含在測(cè)量和校準(zhǔn)工具中，例如在用于快速原形設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中。模擬工具隨后可以連接到這個(gè)接口上。
這種處理方案可能更容易對(duì)校準(zhǔn)仲裁提供支持，這是因?yàn)椤ぴ谛?zhǔn)相同組參數(shù)過(guò)程中，通常只有測(cè)量和校準(zhǔn)工具與單個(gè)模擬工具競(jìng)爭(zhēng)；和·測(cè)量和校準(zhǔn)工具可以從模擬工具接收校準(zhǔn)命令，為其自己使用中斷所說(shuō)校準(zhǔn)命令(更新顯示值、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等)，并且將這些命令傳送到目標(biāo)服務(wù)器以便進(jìn)行實(shí)際的校準(zhǔn)過(guò)程。
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在快速原形設(shè)計(jì)上的動(dòng)態(tài)重新配置(圖9和10)基本概念與上述的處理方案對(duì)照，作為本發(fā)明的主題的動(dòng)態(tài)重新配置處理方案不依賴借助于代碼產(chǎn)生或手動(dòng)編碼的OS(操作系統(tǒng))配置。相反，配置和積分過(guò)程與所用的實(shí)際操作系統(tǒng)規(guī)范完全無(wú)關(guān)。而且，在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間的關(guān)聯(lián)性是通過(guò)在下載后配置操作系統(tǒng)并且在如圖9所示的運(yùn)行時(shí)間之前或者甚至于就在運(yùn)行時(shí)間正確組裝操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序而產(chǎn)生的。要說(shuō)明的是，這種處理方案解決了靜態(tài)的以及動(dòng)態(tài)的可配置的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)這兩者的問(wèn)題。
由于操作系統(tǒng)規(guī)范不只受可執(zhí)行模擬的影響，所說(shuō)規(guī)范需要以不同的方式傳送到模擬目標(biāo)。這是在實(shí)驗(yàn)建立期間并且在已經(jīng)下載了可執(zhí)行的以后，通過(guò)動(dòng)態(tài)地和外部建立的實(shí)際操作系統(tǒng)尤其是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的配置，并且經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)基本的操作系統(tǒng)的能力，甚至于在實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行期間也可以發(fā)生動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)重新配置。在圖9a和9b中，這是由任務(wù)Tbg、T1、T2、T3表示的，它們的程序P1、P2、P3、P4、P5、P6是隨時(shí)間t(0-100時(shí)間單位)變化的。通過(guò)比較圖9a和9b中程序和它們的位置以及中斷行為，在此例中的重新配置過(guò)程是顯而易見(jiàn)的。
對(duì)于動(dòng)態(tài)可配置的操作系統(tǒng)，這是經(jīng)過(guò)現(xiàn)有的操作系統(tǒng)API實(shí)現(xiàn)的。估計(jì)可能不需要任何修改。靜態(tài)可配置的操作系統(tǒng)在一般情況下需要利用操作系統(tǒng)重新配置ASI進(jìn)行擴(kuò)充，以便至少在操作系統(tǒng)啟動(dòng)期間或者在操作系統(tǒng)建立期間以及在它關(guān)斷之后是可以訪問(wèn)的。這可能意味著，操作系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分配和初始化要從靜態(tài)轉(zhuǎn)變到動(dòng)態(tài)。
在下面，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，使用典型形式的ERCOSEK操作系統(tǒng)(對(duì)于本發(fā)明應(yīng)用到不同的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不含限制)。ERCOSEK支持的任務(wù)包含作為調(diào)度程序?qū)嶓w并且同時(shí)可以協(xié)同動(dòng)作和優(yōu)先調(diào)度的過(guò)程(空白/空白C的功能)。
假定以下面的操作系統(tǒng)目標(biāo)的形式出現(xiàn)的具體的實(shí)時(shí)性質(zhì)已經(jīng)變?yōu)閯?dòng)態(tài)重新配置的對(duì)象(以下的列舉被認(rèn)為是不完整的)·任務(wù)的種類(由軟件調(diào)用的或者在應(yīng)用模式初始化時(shí)的周期，ISR)；·任務(wù)優(yōu)先級(jí)和調(diào)度模式(協(xié)同動(dòng)作、優(yōu)先、或非優(yōu)先)；·任務(wù)周期和偏差；·任務(wù)的最終期限和最大的激勵(lì)數(shù)；·任務(wù)的內(nèi)容任務(wù)內(nèi)的過(guò)程和它們的順序；·操作系統(tǒng)的應(yīng)用模式；·資源、報(bào)警、和計(jì)數(shù)器；·輸入/輸出的配置(驅(qū)動(dòng)器、硬件、提取層等)以及網(wǎng)絡(luò)管理；·事件和通信消息；以及·它們的關(guān)聯(lián)性。
這種處理方案的主要優(yōu)點(diǎn)是·由于操作系統(tǒng)配置不必重復(fù)經(jīng)過(guò)代碼產(chǎn)生、編譯和鏈接、以及可執(zhí)行下載的耗費(fèi)時(shí)間的過(guò)程，所以在改變操作系統(tǒng)規(guī)范之后的周轉(zhuǎn)時(shí)間次數(shù)明顯減小。這強(qiáng)烈地支持快速原形設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用；·即使在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)期間，也能建立、修改、或刪除操作系統(tǒng)的目標(biāo)，如任務(wù)、過(guò)程、應(yīng)用模式、報(bào)警、事件、或消息，沒(méi)有可感覺(jué)到的延遲。這將允許出現(xiàn)如以下所述的全新的使用情況(得到了某種操作系統(tǒng)監(jiān)視應(yīng)用的最好支持，測(cè)量處理器負(fù)荷、任務(wù)抖動(dòng)、總的和凈的運(yùn)行時(shí)間、違反最終期限等，或者甚至于顯示圖形跟蹤信息，例如以甘特圖的形式顯示)·在空中校正故障設(shè)定值，甚至于不要中斷實(shí)驗(yàn)；·在連續(xù)地建立最終的實(shí)時(shí)行為的同時(shí)，通過(guò)使整個(gè)控制系統(tǒng)的各個(gè)部分一點(diǎn)一點(diǎn)地投入操作，逐漸地建立實(shí)驗(yàn)；·按照控制系統(tǒng)的需要反復(fù)地調(diào)節(jié)任務(wù)周期、偏差、和最終期限；·通過(guò)將任務(wù)移入休閑階段，拉平處理器負(fù)荷；·通過(guò)試湊法的重新配置，識(shí)別穩(wěn)定的和功能校正的行為的可允許值的范圍；·在計(jì)算加強(qiáng)應(yīng)用的情況下，通過(guò)“切斷”當(dāng)前非必要的功能來(lái)平衡負(fù)荷；·通過(guò)在空中產(chǎn)生和激勵(lì)任務(wù)自發(fā)地觸發(fā)部分控制系統(tǒng)；·通過(guò)掩蔽或抑制相應(yīng)的任務(wù)或過(guò)程，使控制系統(tǒng)的一些部分去激勵(lì)；·將一個(gè)過(guò)程從內(nèi)部調(diào)用切換到真實(shí)世界的輸入中斷，如曲軸同步信號(hào)，并且切換回來(lái)；或·通過(guò)交替地允許和禁止模塊的對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)部分，比較并行運(yùn)行的相同模塊的一系列實(shí)施變量。
體系結(jié)構(gòu)可以設(shè)想出基于動(dòng)態(tài)重新配置處理方案的幾種體系結(jié)構(gòu)。作為一個(gè)例子，在下面描述一種基于靜態(tài)可配置的OSEK/VDX順應(yīng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的處理方案。它的主要部件是在模擬目標(biāo)上運(yùn)行的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它利用重新配置API(應(yīng)用程序編程接口)進(jìn)行補(bǔ)充。
在圖10中表示出這樣一個(gè)系統(tǒng)。圖10例如描述了一個(gè)微控制器硬件(μController Hardware)93、具有平臺(tái)軟件的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)94，所說(shuō)平臺(tái)軟件例如包含快速裝載器94a、診斷裝置94b、通信和網(wǎng)絡(luò)管理94c、調(diào)度程序94d、和硬件提取層94e。利用標(biāo)號(hào)95表示實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)94和微控制器硬件93之間的接口。利用接口96將包含模塊97a、97b、和97c的應(yīng)用程序軟件99連接到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)94。使用API(應(yīng)用程序編程接口)102并且經(jīng)過(guò)通信接口100(例如如圖7所示)將主機(jī)101連接到目標(biāo)上，尤其是連接到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上。這可能是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的API(應(yīng)用程序編程接口)，而不是重新配置的API。
功能實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)管理模擬目標(biāo)的資源并且完成應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)調(diào)度。在下載控制系統(tǒng)的可執(zhí)行的到模擬目標(biāo)以后，可以改變它的配置。因此，認(rèn)為內(nèi)部操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)分配和初始化的，從而可以在運(yùn)行時(shí)擴(kuò)充或修改它們。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際實(shí)施方案強(qiáng)烈地依賴對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)連接的是·模擬目標(biāo)硬件，它們借助于硬件服務(wù)和資源進(jìn)行連接；·構(gòu)成控制系統(tǒng)的程序代碼的應(yīng)用程序軟件，它由一系列模塊組成；·重新配置API。
模擬主機(jī)模擬主機(jī)構(gòu)成到快速原形設(shè)計(jì)系統(tǒng)的人-機(jī)接口。模擬主機(jī)經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口與模擬目標(biāo)連接。主機(jī)允許配置和重新配置實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，很可能得到了某種圖形用戶接口的支持。
主機(jī)-目標(biāo)通信接口主機(jī)-目標(biāo)通信接口連接模擬主機(jī)與模擬目標(biāo)。在一般情況下，這種連接是基于某種有線的或無(wú)線的連接(串行接口、以太網(wǎng)、藍(lán)牙等)以及標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)Ｓ玫耐ㄐ艆f(xié)議(如ASAP1b12、L113)。主機(jī)-目標(biāo)通信接口至少提供如下的功能·從主機(jī)下載模擬可執(zhí)行的到模擬目標(biāo)；和·下載用于確定實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的行為的配置數(shù)據(jù)。
此外，主機(jī)-目標(biāo)通信接口提供的功能用于·控制實(shí)驗(yàn)，如用于啟動(dòng)和停止模擬；·監(jiān)視和跟蹤實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和內(nèi)部狀態(tài)；或者·測(cè)量信號(hào)和校準(zhǔn)控制系統(tǒng)的參數(shù)，等等。
操作系統(tǒng)重新配置的API操作系統(tǒng)重新配置的API在模擬目標(biāo)上運(yùn)行并且擴(kuò)充實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可從模擬可執(zhí)行的外部訪問(wèn)重新配置功能。重新配置API經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口連接實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與模擬主機(jī)。
·在開(kāi)始模擬實(shí)驗(yàn)之前，從主機(jī)經(jīng)過(guò)主機(jī)-目標(biāo)通信接口以及重新配置的API向?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)下載初始的操作系統(tǒng)配置；·在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)期間，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通常完成調(diào)度和資源管理。通過(guò)操作系統(tǒng)配置確定這樣做的方式；·在中斷之后，或者甚至于在運(yùn)行模擬期間，重新配置所說(shuō)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。借此，可以在空中改變操作系統(tǒng)的設(shè)定，沒(méi)有可感覺(jué)到的延遲。
注解12ASAP1b通信協(xié)議已經(jīng)由ASAM協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化13L1通信協(xié)議專用于ETAS GmbH本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和最重要的特征
1、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重新配置允許在建立和下載其可執(zhí)行的到目標(biāo)后確定和改變控制系統(tǒng)軟件的實(shí)時(shí)行為；2、在控制系統(tǒng)軟件運(yùn)行時(shí)間之前或者甚至于在所說(shuō)軟件運(yùn)行時(shí)間，可正確地重新配置所說(shuō)的實(shí)時(shí)行為；3、從目標(biāo)外部產(chǎn)生動(dòng)態(tài)重新配置，動(dòng)態(tài)重新配置是經(jīng)過(guò)主機(jī)和目標(biāo)之間的某種相互連接實(shí)現(xiàn)的；4、在操作系統(tǒng)配置期間的靈活性有相當(dāng)大的增加；5、在改變操作系統(tǒng)規(guī)范之后的周轉(zhuǎn)時(shí)間明顯減小。
替換方案動(dòng)態(tài)可配置的操作系統(tǒng)的重新配置對(duì)于動(dòng)態(tài)可配置的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，估計(jì)不需要重新配置的API，這是因?yàn)榭梢哉J(rèn)為它的功能是現(xiàn)有的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的API的一部分。在這種情況下，初始的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的API只需要與主機(jī)-目標(biāo)通信接口連接，以使模擬主機(jī)能夠訪問(wèn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的API。
權(quán)利要求
1.一種用于計(jì)算機(jī)實(shí)施的模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)，所說(shuō)模擬系統(tǒng)包括一個(gè)主機(jī)-目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)主機(jī)并經(jīng)過(guò)專用于目標(biāo)的操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口，重新配置代表控制系統(tǒng)的至少一部分的目標(biāo)的操作系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中操作系統(tǒng)是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬系統(tǒng)，其中在向目標(biāo)下載了可執(zhí)行的軟件后重新配置操作系統(tǒng)，以便確定或改變目標(biāo)的軟件的實(shí)時(shí)行為。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中使用操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中使用第二可重新配置的應(yīng)用程序編程接口來(lái)代替操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，其中主機(jī)包含至少一個(gè)模擬工具，并且在控制系統(tǒng)的目標(biāo)軟件上執(zhí)行所說(shuō)模擬工具。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬系統(tǒng)，包括一個(gè)目標(biāo)服務(wù)器以連接模擬工具與目標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬系統(tǒng)，借此，目標(biāo)服務(wù)器包含通信協(xié)議的協(xié)議驅(qū)動(dòng)器，用于與目標(biāo)通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)，包括具有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器和接口模塊的多個(gè)模擬過(guò)程，這些模塊包括不同的存儲(chǔ)位置，用于模塊間的通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬系統(tǒng)，其中模擬是通過(guò)運(yùn)行控制系統(tǒng)的模擬模型實(shí)現(xiàn)的，模擬模型包括多個(gè)子模型，子模型是分別在多個(gè)模塊之一上實(shí)現(xiàn)的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬系統(tǒng)，其中至少某些模塊是可動(dòng)態(tài)重新配置的，用于經(jīng)過(guò)不同的存儲(chǔ)位置進(jìn)行通信。
12.一種用于計(jì)算機(jī)實(shí)施的模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)的主機(jī)，所說(shuō)模擬系統(tǒng)包括一個(gè)主機(jī)-目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)主機(jī)并經(jīng)過(guò)專用于目標(biāo)的操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口，重新配置代表控制系統(tǒng)的至少一部分的目標(biāo)的操作系統(tǒng)。
13.一種借助于按照權(quán)利要求1所述的模擬系統(tǒng)模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。
14.一種具有程序編碼裝置的計(jì)算機(jī)程序，所說(shuō)的程序編碼裝置適合于當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法。
15.一種具有計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和存儲(chǔ)在所說(shuō)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
全文摘要
一種用于計(jì)算機(jī)實(shí)施的模擬和驗(yàn)證正在開(kāi)發(fā)中的控制系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)和方法，所說(shuō)模擬系統(tǒng)包括一個(gè)主機(jī)－目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)主機(jī)并經(jīng)過(guò)專用于目標(biāo)的操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口，重新配置代表控制系統(tǒng)的至少一部分的目標(biāo)的操作系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06F11/36GK1879110SQ200480033145
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日
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