一种多时钟多任务并行实时仿真系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多时钟多任务并行实时仿真系统及方法，该系统包含：时钟域控制模块，其用于获取若干脉冲时钟源，并向仿真控制模块输出若干时钟激励信息；仿真控制模块，其用于通过时钟调度机制，对时钟激励信息进行分配和管控，向若干仿真任务发送时钟调度驱动信号，同时对仿真任务的数据进行实时监控；硬件接口映射模块，其用于以仿真任务语言的形式描述硬件接口的操作；以及仿真任务模块，其用于在仿真控制模块的时钟调度驱动信号的驱动下，进行独立运算，并通过硬件接口映射模块，完成相应的硬件接口操作。本发明专利技术的仿真系统能够按多任务应用需求，形成同源时钟驱动和异构时钟驱动，从而满足多时钟多任务的并行仿真要求。

【技术实现步骤摘要】
一种多时钟多任务并行实时仿真系统及方法
本专利技术属于工程系统实时仿真
，其涉及一种实时仿真系统，具体涉及一种多时钟多任务并行实时仿真系统及方法。
技术介绍
实时仿真系统是控制技术实现算法模拟、进行被控对象建模以及完成控制系统闭环仿真的关键。它要求仿真任务的时间比例和真实系统的时间比例保持一致，因此可以实时稳定的接收动态输入以及发送动态输出，实时仿真系统还可以接入实物系统,从而避免了复杂系统建模造成的误差，进一步保证了仿真的实时性，因此它在控制系统的分析、研究和设计中得到了广泛的应用。随着控制系统中被控对象的日趋复杂，多任务仿真的难度也日益增加。仿真环境中的节点越多，规模越大，所需要的仿真任务也就越多，各个仿真任务直接的异构性差异会越来越大。主要表现在多任务仿真在同周期任务的基础上，逐渐增加了异周期任务的要求，在多任务同源时钟的基础上，也逐渐增加了异构时钟的要求。而传统的仿真机，对于时钟管理的控制集中在解决同源同周期的多任务要求，无法解决对于同源异周期的多时钟多任务仿真，以及异构时钟的多时钟多任务仿真要求。在多任务仿真中，大量的仿真任务被建立，仿真任务的接口、调度机制没有进行有效合适的管理，影响仿真引擎的执行效率和仿真任务的开发效率。在传统仿真机中，系统调度、时钟管理以及仿真任务的执行往往是混在一起，这样既不利于开发工作清晰透明、仿真任务的移植和维护，更加无法剥离仿真任务对特定仿真系统的设计依赖和仿真任务对特定时钟源的设计依赖。随着分布式应用环境的愈发成熟，总线通信技术得到了更多的关注和应用，总线可以是各个仿真任务和仿真节点数据交换的通道。通过总线完成各个仿真任务的时钟调度，不仅可以节约现有的时钟资源，更可以利用总线数据驱动，优化仿真任务的设计，传统仿真机无法在数据总线中获取总线数据驱动作为仿真时钟，这就导致传统的仿真机对分布式应用的局限性大大增加。随着控制系统产业的飞速发展，仿真任务的研制，将会有快速设计、快速仿真、快速验证的的设计要求。这就意味着对仿真设备资源的需要有更高的利用率。传统的仿真设备只能向一组仿真任务提供硬件资源和系统资源的支持，无法实现仿真系统设备的复用。中国授权公告号为CN102929158B的专利技术专利，公开了一种多核多模型并行分布式实时仿真系统，其描述了一种提供任务调度的办法，在多核处理器上完成多模型的仿真功能，但无法对多时钟应用进行仿真。中国授权公告号为CN103136032B的专利技术专利，公开了一种多核体系并行仿真系统，其描述了以快速的搭建出针对定硬件环境的仿真模型，从而加速了对多核体系静态调度算法的验证，但并没有对多任务应用和多时钟应用提供仿真支持。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多时钟多任务并行实时仿真系统及方法，该系统解决了现有技术不能够进行多时钟多任务的仿真的问题，能够按多任务应用需求，形成同源时钟驱动和异构时钟驱动，以此来驱动多任务的仿真需求。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种多时钟多任务并行实时仿真系统，该系统包含：时钟域控制模块，其用于获取若干脉冲时钟源，并向仿真控制模块输出若干时钟激励信息；仿真控制模块，其用于通过时钟调度机制，对所述的时钟激励信息进行分配和管控，向若干仿真任务发送时钟调度驱动信号，同时对仿真任务的数据进行实时监控；硬件接口映射模块，其用于以仿真任务语言的形式描述硬件接口的操作；以及仿真任务模块，其用于在所述的仿真控制模块的时钟调度驱动信号的驱动下，进行一次独立运算，并通过所述的硬件接口映射模块，完成一次相应的硬件接口操作。其中，所述的时钟激励信息包含：同源时钟激励信息和/或异构时钟激励信息。其中，所述的仿真任务包含：若干同步性任务和/或若干异步性任务。所述的时钟域控制模块包含：脉冲时钟获取子模块，其用于在脉冲时钟源中进行时钟信号的采集，将采集到的脉冲时钟源进行中断委托，发送给时钟激励子模块；总线时钟获取子模块，其用于在总线中进行总线信号的采集，将采集到的总线数据信号进行数据驱动，并进行中断委托，发送给时钟激励子模块；时钟激励子模块，其用于接收所述的脉冲时钟获取子模块和总线时钟获取子模块的中断委托，当接收到时脉冲时钟信号或总线数据驱动信号时，时钟激励子模块将产生时钟激励信号，并发送给所述的仿真控制模块。所述的仿真控制模块包含：资源配置子模块，其用于将若干仿真任务的资源配置信息，均发送给仿真任务集中间层子模块，同时将若干仿真任务的时钟信息均发送给时钟调度子模块；时钟调度子模块，其用于从所述的时钟域控制模块中获取时钟激励信息；仿真任务集中间层子模块，其用于对仿真任务的基本属性进行定义，并根据资源配置信息和时钟激励信息，实例化若干仿真任务，形成仿真任务集。所述的仿真任务的基本属性包含：仿真任务所运行的处理器信息、硬件环境、监控总线环境，以及时钟激励信息接口。所述的仿真控制模块还包含：仿真任务集调度子模块，其用于挂起仿真任务模块，当时钟激励触发时，在仿真任务模块接收到对应的时钟激励信息后，向仿真任务模块发送对应的仿真任务的时钟调度驱动信号。所述的仿真控制模块还包含：数据发现子模块，其用于在监控总线中监听数据请求信息，并在所述的仿真任务集调度子模块中通过任务间通信的队列，完成对所需数据的提取；数据同传子模块，其用于将所述的数据发现子模块中的数据内容通过监控总线向仿真系统动态监控上位机发送，同时还接收仿真系统动态监控上位机的修改仿真数据指令，对对应的仿真任务模块的数据进行修改；以及数据存储子模块，其用于将所述的数据发现子模块中的数据内容、仿真系统动态监控上位机的修改仿真数据指令和数据同传子模块的操作内容进行本地存储。所述的硬件接口映射模块规范的硬件操作包括：模拟量采集操作、模拟量输出操作、I/O接口读写操作、任务间内存交换操作、总线数据读写操作、反射内存数据读写操作和网络通信协议读写操作；所述的总线数据读写操作包括：CAN总线数据读写操作和1553B总线数据读写操作。本专利技术还提供了一种同源异周期和/或异构多任务时钟调度的方法，该方法采用所述的多时钟多任务并行实时仿真系统，其包含：第一步：在资源配置子模块中部署各同步性或/和异步性任务{M_1,M_2,...Mi,…,M_n}的时钟信息周期{T_1,T_2,...Ti,…,T_n}；第二步：在仿真系统的初始化过程中，时钟调度子模块加载资源配置子模块，获取同步性或/和异步性任务任务{M_1,M_2,...Mi,…,M_n}的时钟信息周期{T_1,T_2,...Ti,…,T_n}；第三步：在时钟激励子模块中挂起时钟激励，等待时钟激励触发；第四步：在进行同步性任务时，当时钟激励触发时，标记当前状态时钟T并进行累加，遍历同步性任务的时钟信息周期{T_1,T_2,...Ti,…,T_n}，判断前状态时钟T是否满足T==T_i，满足该条件时触发对应任务M_i的时钟调度驱动信号，否则直到遍历完成，等待下一个时钟激励；在进行异步性任务时，当异构时钟i的时钟激励i触发时，时钟调度驱动信号i触发，异步性任务i响应执行，等待其余时钟激励触发。本专利技术还提供了一种同源异周期和/或异构多任务时钟调度的时序信号响应方法，该方法通过根据所述的同源异周期和/或异构多任务时钟调度的方法，触发时钟激励，当当前时刻ti=Ti时，触发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多时钟多任务并行实时仿真系统，其特征在于，该系统包含：时钟域控制模块，其用于获取若干脉冲时钟源，并向仿真控制模块输出若干时钟激励信息；仿真控制模块，其用于通过时钟调度机制，对所述的时钟激励信息进行分配和管控，向若干仿真任务发送时钟调度驱动信号，同时对仿真任务的数据进行实时监控；硬件接口映射模块，其用于以仿真任务语言的形式描述硬件接口的操作；以及仿真任务模块，其用于在所述的仿真控制模块的时钟调度驱动信号的驱动下，进行一次独立运算，并通过所述的硬件接口映射模块，完成一次相应的硬件接口操作；其中，所述的时钟激励信息包含：同源时钟激励信息和/或异构时钟激励信息；其中，所述的仿真任务包含：若干同步性任务和/或若干异步性任务。

【技术特征摘要】
1.一种多时钟多任务并行实时仿真系统，其特征在于，该系统包含：时钟域控制模块，其用于获取若干脉冲时钟源，并向仿真控制模块输出若干时钟激励信息；仿真控制模块，其用于通过时钟调度机制，对所述的时钟激励信息进行分配和管控，向若干仿真任务发送时钟调度驱动信号，同时对仿真任务的数据进行实时监控；硬件接口映射模块，其用于以仿真任务语言的形式描述硬件接口的操作；以及仿真任务模块，其用于在所述的仿真控制模块的时钟调度驱动信号的驱动下，进行一次独立运算，并通过所述的硬件接口映射模块，完成一次相应的硬件接口操作；其中，所述的时钟激励信息包含：同源时钟激励信息和/或异构时钟激励信息；其中，所述的仿真任务包含：若干同步性任务和/或若干异步性任务。2.根据权利要求1所述的多时钟多任务并行实时仿真系统，其特征在于，所述的时钟域控制模块包含：脉冲时钟获取子模块，其用于在脉冲时钟源中进行时钟信号的采集，将采集到的脉冲时钟源进行中断委托，发送给时钟激励子模块；总线时钟获取子模块，其用于在总线中进行总线信号的采集，将采集到的总线数据信号进行数据驱动，并进行中断委托，发送给时钟激励子模块；时钟激励子模块，其用于接收所述的脉冲时钟获取子模块和总线时钟获取子模块的中断委托，当接收到时脉冲时钟信号或总线数据驱动信号时，时钟激励子模块将产生时钟激励信号，并发送给所述的仿真控制模块。3.根据权利要求2所述的多时钟多任务并行实时仿真系统，其特征在于，所述的仿真控制模块包含：资源配置子模块，其用于将若干仿真任务的资源配置信息，均发送给仿真任务集中间层子模块，同时将若干仿真任务的时钟信息均发送给时钟调度子模块；时钟调度子模块，其用于从所述的时钟域控制模块中获取时钟激励信息；仿真任务集中间层子模块，其用于对仿真任务的基本属性进行定义，并根据资源配置信息和时钟激励信息，实例化若干仿真任务，形成仿真任务集。4.根据权利要求3所述的多时钟多任务并行实时仿真系统，其特征在于，所述的仿真任务的基本属性包含：仿真任务所运行的处理器信息、硬件环境、监控总线环境，以及时钟激励信息接口。5.根据权利要求3所述的多时钟多任务并行实时仿真系统，其特征在于，所述的仿真控制模块还包含：仿真任务集调度子模块，其用于挂起仿真任务模块，当时钟激励触发时，在仿真任务模块接收到对应的时钟激励信息后，向仿真任务模块发送对应的仿真任务的时钟调度驱动信号。6.根据权利要求5所述的多时钟多任务并行实时仿真系统，其特征在于，所述的仿真控制模块还包含：数据发现子模块，其用于在监控总线中监听数据请求信息，并在所述的仿真任务集调度子模块中通过任务间通信的队列，完成对所需数据的提取；数据同传子模块，其用于将所述的数据发现子模块中的数据内容通过监控总线向仿真系统动态监控上位机发送，同时还接收仿真系统动态监...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏嘉翔，胡金辉，陈斌，刘曌，刘向，范勇，薛征，张程，李钊，周毅然，杨娅楠，陈巍，王新萌，余亚敏，
申请(专利权)人：上海新跃联汇电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31