提供一种包括4层的仿真系统，这4层是作为ECU模拟器的处理器模拟器、设施仿真器、外部外设调度器和相互外设调度器。外部外设调度器使得设施仿真器仅被提前执行处理器模拟器的响应延迟时间(备选地为直到下一事件之前的时间)并且发送将提前执行处理器模拟器直至在设施仿真器已经实际停止时的时间这样的通知。相互外设调度器通知处理器模拟器仅提前执行处理器模拟器之间的响应延迟时间(备选地为直到下一事件之前的时间)这样的通知。处理器模拟器保守地使处理前进到直至在已经通知的时间之中的最早时间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诸如汽车之类的物理系统的仿真并且更具体地涉及一种软件实现的仿真系统。
技术介绍
在20世纪早期，汽车由包括动力引擎、加速器、方向盘、发送系统和悬架的机械部件制成，但是几乎使用除了引擎火花塞和前灯之外的已知电气设备。然而自从20世纪70年代起由于空气污染和石油危机而一直需要控制引擎效率，因此将ECU用于控制引擎。一般而言，ECU具有执行对例如来自传感器的输入信号的Α/D转换的输入接口、根据所建立的逻辑来处理数字输入信号的逻辑操作器(微计算机)和将处理结果转换成致动器操作信号的输出接口。如今，现代汽车不仅包含机械部件，而且电子部件和软件占用大量份额从而不仅延伸至引擎和发送控制系统、防抱死制动系统(ABS)、电子稳定性控制(ESC)和动力转向而且甚至延伸至风挡水刮器控制和监视系统等的安全性。用于这些部件的开发成本据说为总成本的从25至40%并且占据混合车辆的70%。附带提一点，汽车包含诸如引擎之类的动力设备、动力传送设备、用于转向等的驱动设备、制动设备和用于其它主体系统(设施(plant))的其它机械构建，并且这些设施的操作基于传感器输入(速度等)和来自人类的输入(加速度等)由30至70个或者更多电子控制单元(ECT)的程序动态地确定。 ECU基本上控制每个单独设施的操作。例如引擎控制单元使用软件以确定用于引擎的燃料注入和激发的数量和定时 。对于诸如具有“运动”模式的车辆之类的高级车辆，可以通过使用软件根据模式增加或者减少注入的燃料数量。另外，可以通过自动地向引擎给油门(使引擎空转)来使引擎的旋转速度与用于减档的定时匹配。在这一情况下，引擎E⑶和发送ECU必须以协作方式操作。伴随着集成车辆位置稳定设备(ESC:电子稳定性控制)用于防止车辆的横向滑移等，与诸如刹车等制动设备协调是必需的，并且因此ECU软件很复杂。注意，这一类型的“干预”功能主要是软件并且可以容易被削减。为了充分实现设施的功能并且稳定地操作，必须在设计和开发ECU软件的过程中充分地执行对操作参数的调谐(tune)和测试。一般而言，在原型由实际车辆制成之后反复地执行调节和测试，但是由于成本和定时约束，存在对如下方法的强烈需求，该方法在原型化之前在计算设备中虚拟地实现控制器和设施，因此可以快速和准确地执行操作。这一ECU仿真包括以如下顺序使用来逼近原型的4个类型、S卩:(I)循环中的模型仿真(MILS)，该仿真使用诸如状态机在逻辑上表达控制器的操作之类的表达式格式；(2)循环中的软件仿真(SILS)，在该仿真中，向逻辑操作引入诸如数据精确性之类的一些硬件控制；(3)循环中的处理器仿真(PILS)和循环中的虚拟硬件仿真(V-HILS)，在这些仿真中，完全地封装软件以模拟E⑶处理器；以及(4)循环中的硬件仿真，在该仿真中，E⑶板被完全地封装并且与实时设施仿真连接。主要在试验和错误阶段期间使用MILS和SILS以便实现设施的基本性能。然而操作不同于在ECU中实际包括的软件，因此对产品验证应用的使用是不可能的。另一方面，V-HILS使用完成的ECU软件并且作为一种用于解决在软件中发现的非预期动作(缺陷)的方法是极有前途的，但是已经实现具有可再现性的操作尚无前例。总是执行HILS以便确认完成的ECU板的最终行为，但是即使发现故障仍然未保证可再现性，因此不能用于调试目的。不能使用HILS来再现操作的原因不是因为HILS的配置不完整而是因为所有的ECU配置由诸如CAN等之类的网络人工地连接在一起。一般而言，网络提供在模块之间的松散耦合，因此数据到达顺序将基于模块操作定时的略微差异而变化，并且因而整个系统的行为将变化。因此，即使实际车辆被原型化，仍然不能预计操作的可再现性。这是调试并行分布式系统极为困难的相同原因。利用这一类型的HILS配置，或者换而言之，利用其中在设施仿真器的E⑶板被松散地链接的配置，即使加速每个部件仍然不能实现操作一致性。有必要按照通信顺序实现一致性以便实现操作的可再现性。预计V-HILS具体解决这一问题。根据传统概念，典型V-HILS配置包括多个E⑶模拟器、多个设施仿真器和调度所有操作的全局调度器。E⑶模拟器包括处理器模拟器和外设模拟器。另一方面，设施仿真器包括刹车仿真器和引擎仿真器等。这时，处理器模拟器例如在80MHz使用相对高分辨率的时钟来操作。另一方面，设施仿真器是物理机制的仿真器、因此例如在IOkHz的相对低分辨率操作。一般而言，可以在高速度对更低分辨率进行仿真，因此设施仿真器经常更快。设施仿真器未必在具有固定长度的处理步进(st印)时间重复值的计算，并且通常需要抑制计算差值的影响并且具有以非连续改变点的定时为基础的可变步进。在任何情况下，在每个步进中从控制器接收指令信号，并且向每个传感器输出内部状态。注意指令信号通常是用于表达开关的接通或者关断条件的脉冲。外设模拟器使用E⑶模拟器的I/O接口来相互地连接到设施仿真器和处理器模拟器。通常(平均)可以在近似IOMHz的分辨率抑制操作。这增加设施仿真器的速度、但是减少处理器模拟器的速度。外设模拟器向设施仿真器发送脉冲信号。另外，读取来自设施仿真器的内部状态为量化数据。外设模拟器接收读取写入(R/W)请求并且与处理器模拟器发送和接收数据并且发送中断(INT)。具体而言，利用在处理器之间相互地连接的诸如CAN(控制器区域网络)之类的网络的功能，从处理器(W)接收发送数据，并且通过总线执行在外设之间的通信，并且当接收数据时，向处理器发送中断(INT)，并且基于请求(R)读取从处理器接收的数据。从一侧来看，外设是系统的中心并且相互地连接于设施与处理器之间以及处理器之间。如果仅有充分时间分辨率来相互地区分通过外设传递的信号的顺序，则可以恰当地再现顺序以求在设施与处理器之间的协同效应。然而如果在下一信号之前的时间决定精确程度(计算速率等)，则更细微的时间分辨率将更有利。换而言之，数据误差的大小取决于时间分辨率。除了数据误差的问题之外也存在开销的问题。换而言之，就提供固定同步间隔的方法而言，如果缩短同步间隔则可以实现更恰当操作，但是反言之，同步处理所需要的开销将增加，因此用于所有过程的时间将增加。因此，固定并且在最大限度内减少同步间隔的方式不能是用于实际地解决数据误差和开销这两个方面的方法。因此就V-HILS而言，同步问题是关键的，并且在被组织时，以下三种方法是可设相的心、U J O(I)时间同步:利用这一方法，处理器模拟器在相互地通信之时执行仿真。存在在执行速度与时间精确度之间的权衡，并且存在针对时间的量化误差。另外如上文描述的那样，利用这一方法，同步通信成本在处理器模拟器之间更高，因此未实现实用分辨率。(2)乐观事件优化:利用这一方法，每个处理器和模拟器通过发送或者接收具有时间信息的事件来与另一方同步。然而，推测(speculate)如果在保持“飞行”的可能性之时执行仿真则，因此如果该推测引起无序状态，则不能适当地回滚(roll back)处理器和模拟器。同步的成本比用时间同步方法更小，但是在预备回滚时相继地记录状态的成本太高并且不切实际。(3)保守事件同步:利用这一方法，每个处理器和模拟器通过发送或者接收具有时间信息的事件来与另一方同步。然而仿真“保守地”进行，因此因本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.20 JP 2010-1848451.一种执行仿真的计算机实现的仿真系统，包括: 多个处理器模拟器，其在所述计算机上运行； 多个设施仿真器，其在所述计算机上运行； 外部外设调度器，其在所述计算机上运行并且首先运行所述设施仿真器直至所述处理器模拟器的反应延迟时间，并且通过所述外设模拟器提供用于在所述处理器模拟器之前运行直至所述仿真器停止时间的通知；以及 相互外设调度器，其在所述计算机上运行并且提供用于仅提前运行所述处理器模拟器与所述处理器模拟器的通信延迟时间的通知，其中所述处理器模拟器执行保守处理直至所述通知时间。2.根据权利要求1所述的仿真系统，其中所述计算机是多任务系统，并且将所述多个处理器模拟器、所述多个设施仿真器、所述外部外设调度器以及所述相互外设调度器作为单独的线程或者进程被执行。3.根据权利要求2所述的仿真系统，其中所述计算机是多核或者多处理器系统，并且将所述多个处理器模拟器、所述多个设施仿真器、所述外部外设调度器以及所述相互外设调度器执行作为向与所述多处理器系统不同的单独处理器或者核所分配的单独线程或者进程。4.根据权利要求3所述的仿真系统，其中向相同的核或者处理器分配所述设施仿真器和与所述设施仿真器通信的所述外设模拟器。5.根据权利要求1所述的仿真系统，其中所述多个设施仿真器具有自发确定的状态的主动设施仿真器和在所述处理器模拟器侧上确定定时的被动设施仿真器，并且所述外部外设调度器具有与所述主动设施仿真器通信的用于主动设施的外部外设调度器以及与所述被动设施仿真器通信的用于被动设施的外部外设调度器。6.根据权利要求1所述的仿真系统，还包括CAN模拟器，其中所述CAN模拟器由所述相互外设调度器调度。7.根据权利要求1所述的仿真系统，其中所述处理器模拟器中的每个处理器模拟器与具有队列的内部外设调度器结合操作，并且基于用于所述队列中的写入事件的时间来避免由所述多个处理器模拟器的共享式存储器访问死锁。8.一种执行仿真的计算机实现的仿真方法，包括步骤: 在所述计算机上执行多个处理器模拟器； 在所述计算机上执行多个设施仿真器； 在所述计算机上执行外部外设，并且首先运行所述设施仿真器直至所述处理器模拟器的反应延迟时间，并且通过所述外设模拟器提供用于在所述处理器模拟器之前运行直至所述仿真器停止时间的通知；以及 执行相互外设调度器，所述相互外设调度器在所述计算机上运行并且提供用于仅提前运行所述处理器模拟器与所述处理器模拟器的通信延迟时间的通知，其中: 所述处理器模拟器保守地进行直至所述通知时间。9.根据权利要求8所述的仿真方法，其中所述计算机是多任务系统，并且作为单独的线程或者进程来执行所述多个处理器模拟器、所述多个设施仿真器、所述外部外设调度器和所述相互外设调度器作为单独的线程或者进程。10.根据权利要求9所述的仿真方法，其中所述计算机是多核或者多处理器系统，并且根据所...
【专利技术属性】
技术研发人员：松村郁生，清水周一，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：
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