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一种将FPGA硬件描述语言VHDL转化为普通Petri网的方法技术

技术编号:8682926 阅读:259 留言:0更新日期:2013-05-09 02:50
本发明专利技术一种将FPGA硬件描述语言VHDL转换为普通Petri网的方法,针对编译好的VHDL程序,得到输入输出之间的逻辑关系,将输入输出之间的逻辑关系式化简为V2P布尔表达式,将V2P布尔表达式变形,利用变形后的布尔表达式转换为普通Petri网;本发明专利技术提供了VHDL程序的建模方法,是FPGA硬件描述语言VHDL的仿真和验证的有力工具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将FPGA硬件描述语言VHDL转为普通Petri网的方法。
技术介绍
FPGA (Field — Programmable Gate Array)是在 PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。目前以硬件描述语言(VHDL)所完成的电路设计,可以经过简单的综合与布局,快速地烧录至FPGA上进行测试。FPGA (现场可编程逻辑器件)产品的主要应用领域有通信、消费电子、汽车电子、工业控制、测试测量等。随着技术要求的日渐提高,控制系统规模和结构复杂性增长日渐迅速。比如铁路交通控制系统,系统的状态个数随传感器和执行机构的数目呈现指数级的增长,若某一系统有η个传感器和执行机构,则这个系统状态有2η个,状态数非常庞大,所以FGPA面临着高计算 复杂性的问题。而高计算复杂性带来很多实际问题,比如:VHDL程序设计和程序调试工作量繁琐和巨大,芯片开发周期和成本不可调控;VHDL程序仿真无法验证每个状态(2n),无法保证程序的正确性和可靠性,而程序出错可能造成严重事故。为了避免上述一些问题的出现,我们需要开发FPGA硬件描述语言VHDL的软件验证方法,利用计算机来完成程序仿真和验证工作,降低程序开发成本,保证程序的正确性和可靠性。因此,需要将VHDL程序模拟为计算机数学模型,即将VHDL程序转换为一种计算机数学模型一-Petri网,以Petri网为工具对VHDL程序进行仿真和验证。Petri网是1960年代德国科学家卡尔.A.佩特里专利技术的,适合于模拟异步的、并发的动态系统,既有严格的数学表述方式,又有直观的图表达方式。
技术实现思路
本专利技术提供了一种将FPGA硬件描述语言VHDL转化为普通Petri网模型的方法。一种将FPGA硬件描述语言VHDL转为普通Petri网的方法,包括如下步骤:步骤1:针对编译成功的VHDL程序,在实体中找到该程序的输入X,输出Y,其中Xm, Xn e X,Y, Yk e Y,得到关于输入输出的逻辑表达式,称为V2P公式:FX = ν Φ; + ν Ψ,,J=I J其中 ,.=K,Wj=YkA(V^Xn) ; I, J, M, N e {N+},Yk,ξ,Xm,Xn 代表布尔量或布尔量取反,且*YkJk ’步骤2:令 V2P 公式中的 Yk=Lk, Xm,n=Wm,n 或 Lm, n,其中 Lk,Wm, n,Lm, n 为布尔量或布尔量的逆,得到一个关于L和W的逻辑关系式(1),为V2P公式的变形:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种将FPGA硬件描述语言VHDL转为普通Petri网的方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1:针对编译成功的VHDL程序,在实体中找到该程序的输入X,输出Y,其中Xm,Xn∈X,Y,Yk∈Y,得到关于输入输出的逻辑表达式,称为V2P公式:其中I,J,M,N∈{N+},Yk,Xm,XN代表布尔量或布尔量取反,且步骤2:令V2P公式中的Yk=Lk,Xm,n=Wm,n或Lm,n,其中Lk,Wm,n,Lm,n为布尔量或布尔量的逆,得到一个关于L和W的逻辑关系式(1),为V2P公式的变形:步骤3:将关于L和W的逻辑关系式(1)转化为普通Petri网模型,具体步骤如下:步骤3.1:用集合表示所有的传感器WP和执行机构LQ,传感器{Wp|Wp∈WP,p,P∈N+}和执行机构{Lq|Lq∈LQ,q,Q∈N+};步骤3.2:对于传感器,用一对库所来表示它的两种状态,假设初始状态为步骤3.3:首先令p=P;步骤3.4:在之间加上两个变迁,首先构造四条有向弧arc1、arc2、arc3、arc4分别由指向t1,t1指向指向t2,t2指向步骤3.5:p=p?1;步骤3.6:当p≠0时,转步骤3.4,当p=0时,所有传感器的模型都建立起来了;步骤3.7:对于执行机构,用一对库所表示该执行机构的两种状态假设初始状态为步骤3.8:首先令q=Q;步骤3.9:在之间加入两个变迁,构造四条有向弧arc1、arc2、arc3、arc4分别由指向t1,t1指向指向t2,t2指向步骤3.10:将V2P公式中Ψj的表达式对应到逻辑关系式(1)中,即这部分中的与t1之间用双向弧连接,其中W‾n∈WP,L‾n∈LQ;步骤3.11:将V2P公式中Φi的表达式对应到逻辑关系式(1)中,即这部分中的Wm,Lm与t2之间用双向弧连接,其中Wm∈WP,Lm∈LQ;步骤3.12:q=q?1,;步骤3.13:当q≠0时,转步骤3.9,当q=0时,所有的执行机构的模型都建立起来了;步骤3.14:将建立的传感器和执行机构的模型合并起来,得到完整的Petri网模型。FDA00002728377600011.jpg,FDA00002728377600012.jpg,FDA00002728377600013.jpg,FDA00002728377600014.jpg,FDA00002728377600015.jpg,FDA00002728377600016.jpg,FDA00002728377600017.jpg,FDA00002728377600018.jpg,FDA00002728377600019.jpg,FDA000027283776000110.jpg,FDA000027283776000111.jpg,FDA000027283776000112.jpg,FDA00002728377600021.jpg,FDA00002728377600022.jpg,FDA00002728377600023.jpg,FDA00002728377600024.jpg,FDA00002728377600025.jpg,FDA00002728377600026.jpg,FDA00002728377600027.jpg,FDA00002728377600028.jpg,FDA000027283776000211.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种将FPGA硬件描述语言VHDL转为普通Petri网的方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1:针对编译成功的VHDL程序,...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶丹丹罗继亮
申请(专利权)人:华侨大学
类型:发明
国别省市:

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