一種網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)化控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，尤其是一種用于網(wǎng)絡(luò)化控制實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站NCSLAB的網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)驗(yàn)室作為銜接理論和實(shí)踐的應(yīng)用平臺(tái)，是進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究的重要場所，對(duì)于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義和作用。自20世紀(jì)90年代中期以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和Web技術(shù)的迅速發(fā)展，作為真實(shí)本地實(shí)驗(yàn)室的有力補(bǔ)充，基于Web的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室不斷涌現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所與英國Glamorgan大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室NCSLAB (Networked control systemlaboratory)。NCSLAB無需用戶安裝任何軟件或插件，無需學(xué)習(xí)任何特定的編程語言，僅通過連入因特網(wǎng)中的Web瀏覽器，即可設(shè)計(jì)自己的控制算法，并可進(jìn)行控制系統(tǒng)的離線仿真、遠(yuǎn)程編譯、實(shí)時(shí)控制以及可視化監(jiān)控組態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等。
[0003]自2006年NCSLAB建立以來，其體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了如下變革。
[0004](I)NCSLAB Vl:ffeb瀏覽器/主服務(wù)器/子服務(wù)器/實(shí)驗(yàn)臺(tái)；
[0005]⑵NCSLAB V2 =Web瀏覽器/中央服務(wù)器/區(qū)域服務(wù)器/子服務(wù)器/實(shí)驗(yàn)臺(tái)；
[0006](3) NCSLAB V3 =Web瀏覽器/中央Web服務(wù)器、MATLAB服務(wù)器/區(qū)域?qū)嶒?yàn)服務(wù)器/實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
[0007]隨著NCSLAB的逐步升級(jí)，NCSLAB對(duì)底層仿真算法執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求日益提高，之前版本NCSLAB使用的ARM9仿真器性能略顯不足。為了解決ARM9仿真器運(yùn)行仿真算法時(shí)表現(xiàn)的采樣頻率不高，算法實(shí)時(shí)性不好的問題。本發(fā)明基于ARM+浮點(diǎn)DSP架構(gòu)雙核處理器，利用搭載LINUX操作系統(tǒng)的ARM處理器分擔(dān)算法運(yùn)行處理器的通信工作，以搭載DSP/B10S (或SYS/B10S)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的DSP作為算法實(shí)時(shí)運(yùn)行處理器保證了算法的實(shí)時(shí)性，較之前版本使用的網(wǎng)絡(luò)化控制算法仿真器，性能有大幅提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于:以搭載DSP/B10S(SYS/B10S)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的浮點(diǎn)DSP作為網(wǎng)絡(luò)化控制算法的運(yùn)行平臺(tái)，保證了算法的實(shí)時(shí)性，并且DSP在執(zhí)行控制算法仿真運(yùn)算時(shí)較ARM有更高的運(yùn)算效率，同時(shí)利用搭載LINUX操作系統(tǒng)的ARM分擔(dān)DSP的通信任務(wù)。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]本發(fā)明提供了一種用于網(wǎng)絡(luò)化控制實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站NCSLAB的網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器，所述網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator以ARM+浮點(diǎn)DSP架構(gòu)雙核處理器為基礎(chǔ)，含有一個(gè)ARM核和一個(gè)DSP核，所述DSP核搭載DSP/B10S (SYS/B10S)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，作為控制算法的實(shí)時(shí)仿真運(yùn)算處理器，所述ARM核搭載LINUX操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)接收新的仿真算法、算法更新、算法的啟動(dòng)和停止以及和NCSLAB通/[目。
[0011]作為上述方案的具體實(shí)現(xiàn)方式，所述網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator的ARM核接收到來自NCSLAB的網(wǎng)絡(luò)化控制算法仿真程序后，控制DSP核開始實(shí)時(shí)執(zhí)行仿真算法，并將控制算法的仿真數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給NSCLAB的服務(wù)器。
[0012]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1.因?yàn)镈SP在執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算方面有更高的效率，所以將DSP作為仿真算法運(yùn)行處理器，較ARM有更高的運(yùn)算效率；
[0014]2.05?搭載了05?/8105(5￥5作105)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，較早期版本仿真器使用的LINUX操作系統(tǒng)而言，更能夠保證控制算法仿真的實(shí)時(shí)性；
[0015]3.利用搭載了 LINUX操作系統(tǒng)的ARM核為DSP核負(fù)責(zé)算法接收、啟動(dòng)、停止和網(wǎng)絡(luò)通信功能，分擔(dān)了 DSP的工作負(fù)擔(dān)，使DSP有更高的運(yùn)算頻率(一秒內(nèi)可執(zhí)行仿真算法的次數(shù))。
【附圖說明】
[0016]圖1為網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator的使用流程圖；
[0017]圖2為網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator的模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0019]下面結(jié)合圖1、圖2對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0020]如圖1所示，為網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator的流程圖。
[0021]SlOl:等待接收算法。NetSimulator啟動(dòng)之后開始等待由NCSLAB發(fā)送控制仿真算法，如果有新的控制算法則執(zhí)行S102接收算法。
[0022]S102:接收新的控制算法。ARM通過網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議接收由NCSLAB服務(wù)器發(fā)送的控制仿真算法并存于內(nèi)存中。
[0023]S103:檢測是否有舊算法在執(zhí)行。ARM核檢測DSP核是否正在運(yùn)行舊的控制仿真算法，若有則執(zhí)行S104。
[0024]S104:結(jié)束舊算法。ARM核控制DSP核結(jié)束當(dāng)前正在運(yùn)行的舊控制仿真算法，并將DSP核保持在復(fù)位狀態(tài)。
[0025]S105:更新DSP的控制算法。ARM核將新的控制仿真算法寫入DSP核內(nèi)存。
[0026]S106 =DSP開始執(zhí)行算法。ARM核釋放DSP的復(fù)位狀態(tài)，使DSP開始運(yùn)行新的控制仿真算法?？刂扑惴ㄩ_始執(zhí)行后，系統(tǒng)執(zhí)行SlOl和S107。
[0027]S107:將仿真結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸給NCSLAB服務(wù)器。ARM核在DSP開始執(zhí)行控制仿真算法后，從DSP讀取仿真結(jié)果并上傳給NCSLAB服務(wù)器。同時(shí)執(zhí)行SlOl檢測是否有新算法要接收。
[0028]圖2為用于網(wǎng)絡(luò)化控制實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站NCSLAB的網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器的功能框圖。如圖2所示，NetSimulator內(nèi)部有一個(gè)ARM處理器(ARM核)和一個(gè)DSP處理器(DSP核)，所述ARM處理器負(fù)責(zé)從NCSLAB網(wǎng)站服務(wù)器接收新的仿真算法，控制DSP停止舊的仿真算法，更新DSP的算法，啟動(dòng)DSP執(zhí)行新的算法，在DSP運(yùn)行仿真算法的時(shí)候?qū)⒎抡娼Y(jié)果上傳給NCSLAB網(wǎng)站服務(wù)器。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制算法為倒立擺閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真算法，所述DSP核處于空閑狀態(tài)，用戶在NCSLAB網(wǎng)站上點(diǎn)擊開始試驗(yàn)的按鈕后，NCSLAB網(wǎng)站將仿真算法傳輸給NetSimulator,所述NetSimulator的ARM核通過TCP協(xié)議接收仿真算法并存于內(nèi)存中，所述NetSimulator的ARM核將倒立擺閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真算法寫入DSP核內(nèi)存，然后控制DSP核開始執(zhí)行仿真算法，并在DSP運(yùn)行仿真算法的同時(shí)將仿真結(jié)果(倒立擺的滑塊位置和擺桿角度)上傳給NCSLAB服務(wù)器。
[0030]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制算法為伺服電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化控制仿真算法，所述DSP核正在運(yùn)行倒立擺閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真算法，用戶在NCSLAB網(wǎng)站上點(diǎn)擊開始試驗(yàn)的按鈕后，NCSLAB網(wǎng)站將仿真算法傳輸給NetSimulator, NetSimulator的ARM核通過TCP協(xié)議接收仿真算法并存于內(nèi)存中，所述ARM核檢測到DSP核正在運(yùn)行算法后，控制DSP停止當(dāng)前算法的運(yùn)行，然后所述ARM核將伺服電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化控制仿真算法寫入DSP核內(nèi)存，并控制DSP核開始執(zhí)行伺服電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化控制仿真算法，所述ARM核在DSP運(yùn)行仿真算法的同時(shí)將仿真結(jié)果(伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角)上傳給NCSLAB服務(wù)器。
[0031]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator,其特征在于是基于ARM+浮點(diǎn)DSP架構(gòu)的雙核處理器的嵌入式系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator,其特征在于:接收并運(yùn)行來自NCSLAB網(wǎng)站的仿真算法，并將算法仿真參數(shù)上傳至NCSLAB服務(wù)器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator,其特征在于:所述Netcontroller-Omap基于TI公司ARM+浮點(diǎn)DSP架構(gòu)處理器，其包含一個(gè)ARM核和一個(gè)DSP核。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator,其特征在于:算法執(zhí)行處理器搭載實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種網(wǎng)絡(luò)化控制算法實(shí)時(shí)仿真器NetSimulator，所述NetSimulator用作NCSLAB網(wǎng)站的底層算法仿真器，負(fù)責(zé)接收并實(shí)時(shí)運(yùn)行來自NCSLAB網(wǎng)站的仿真算法，并將算法運(yùn)行參數(shù)上傳給NCSLAB服務(wù)器，所述NetSimulator基于ARM+浮點(diǎn)DSP架構(gòu)的雙核處理器，所述ARM+浮點(diǎn)DSP架構(gòu)的雙核處理器內(nèi)部包含一個(gè)ARM控制器和一個(gè)浮點(diǎn)DSP，所述ARM采用精簡指令集，搭載LINUX操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信，DSP核的啟動(dòng)、停止和程序更新，所述DSP為C67系列浮點(diǎn)型數(shù)字信號(hào)處理器，搭載DSP／BIOS(SYS／BIOS)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)仿真算法的實(shí)時(shí)運(yùn)行。NetSimulator較早期版本的仿真器而言，因采用DSP執(zhí)行算法而具有更高的計(jì)算效率，因使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)而具有更好的實(shí)時(shí)性。
【IPC分類】G06F9/455
【公開號(hào)】CN104951349
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410108215
【發(fā)明人】劉國平, 趙俊
【申請(qǐng)人】昆山耐特康托軟件科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2014年3月24日