组态化嵌入式软件仿真系统设计
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计划基金资 助项 目 ２ ０ Ａ ０ Ｚ ４ ） （０ ９ Ａ １ １７
为 自动化工程技术人员提供 了一种采 用搭积木 的方 式制作现 场控制过程和控制界面 的工具 。基于 以上内容 ，本文采用 ｌ
模型驱动架构（ ｄ ｌ ｉｅ ｒｈｔｃ ｒ， Ｍｏ ｅＤｒ ｎＡ ｃ ｉ ｔ ｅＭＤＡ 的设计思想 ， ｖ ｅｕ ） 提出组态化嵌入式软件仿真系统设计。
仿真技术是一种基于模型的技术 ，其可以通过仿真建模
２６ ２ （） ２将模型转化 为高级语言代码 。
计
算
机
工
程
２ １ 年 １ 月 ５日 ０１ １
分集成仿 真建模工 具和仿真代码 生成工具 ，实现仿真运行环 境的定制、仿 真监控等 功能 。嵌入式软件仿真工具是仿真系
统结构中抽取出的功能相对 独立的构件 ，如界 面配置 ，数据
监控界面的功能 ，并且获得 动态化监控效果 。
（） ３数据采集构件 ，将仿真运行获得的实时数据进行 必要
图 １ 嵌入式软件仿真 系统开 发流程
的加工 ，并将其发送到主控机的数据缓冲区中。数据采集构 件通常有以下 ３种实现 方式 ： １ ） 系统中主机和从机之 间的通信。 双机 ２以太网、 串口或网络实现的 Ｃ Ｓ架构 ，其 中，Ｓ ｒｅ ） ／ ｅｖｒ 是数据提供方 ；Ｃｉｎ 足数据访 问方 。 ｌ ｔ ｅ
［ ｂｔ ｃ ｌｏ ｏｔ ｅ ｅｅ ｐ ｇ ｅ ｏ ｂ ｄ ｅ ｆ ａｅ ｎ ｐｏ ｅ ｅ ｇ ａｄ ｒｓａ ｏ ｆ ｕａ ｌ ｓｆ ａ ｐｏｃ ｒｉ ｌ ｉ Ａ ｓ ａ ｔＦ ｒ ｈ ｒ ｎ ｈ ｖ ｌ ｉ ｒ ｄ ｆ ｍ ｅ ｄｄｓ ｔ ｒ ａ ｄ ｍ ｒｖ ｓ ｎｓ ｎ ａｄ， ｎ ｇ ｒ ｅ ｏ ｗ ｒ ａ ｒａｈ ｏ ｍｕ ｔ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｄ ｏ ｎ ｐ ｉ ｏｅ ｏｗ ｉ ｄ ｉ ｔ ｃ ｉ ｂ ｔ ｅｐ ｆ ｓ ａｏ
［ ｙｗ ｒ ｓ ｍｂ ｄ ｅ ｏ ｗａｅｒａ－ｍｅ ｎｔｒｃ ｎ ｇ ｒｔ ｎｓｆ ｒ；ｉ ｌｔ ｎｓｓ ｍ Ｋｅ ｏ ｄ ］ｅ ｅ ｄｄｓｆ ｒ；ｅｌｉ ｉ ； ｏ ｆ ｕａｉ ｏｔ ｅ ｓ ａｉ ｔ ｔ ｔ ｍｏ ｏ ｉ ｏ ｗａ ｍｕ ｏ ｙ ｅ ＤＯＩ １ ． ６／ｉ ｎｔ ０ —４ ８ ０ １ １ ７ ： ０３ ９ ．ｓ ． ０３ ２ ． １． ． ７ ９ ｊｓ Ｏ ２ ２０
３基 于 Ｉｔｒｅ 的 Ｂ ｏ ｅ／ｅｖｒ 用 。 ） ｎｅｎｔ ｒｗ ｒ ｒｅ 应 Ｓ
针对 上述 问题 ，在系统一体化理论的基础上 ，设计集建 模、仿真 和分析处理等 功能 的通 用一体化系统平 台。根据嵌 入式软件开发流程 ，仿真工具满足以下功能 ： （１ 够为代码 的运行提供硬件支持 ，具备构建快速原型 １ 能 及环境系统的能力。 （） ２具备从模型到代码 的自动生成能力。 （） ３提供仿 真过程控制功能 ，能够加载编译仿真模型 ，并
能控制仿真 ，即启， 。 停
（） ４报警构件 ，对缓冲 区接收到的每组变 量，根据 已经设
置好 的报警界 限做 出判断 ， 若在报警界限以内 ， 则继 续运行 ；
若超 出报警界 限 ，则根据设定方式发 出警告信息或者终止仿
真执行 。
系统功能 的实现 ，即可 以方便地通过 更改 、替换子模块 ，修 正系统。这种灵活 的仿真建模语言还支持外部模式下修改仿
真参数，这为在线仿真 时模型的调试和修改提供 了支持 。 （） ２监控界面构件实现 实时监控的功能。用户将仪表、示 波器和数据表等控件 ，通过将其添 加到监控界面 ，进行参数 配置 ，完成将接受到的实时数据 或历史数据显示到运行着 的
（） ３高级语言代 码被 编译成 目标代码 ，下载到 目标机上。 （） ４ 目标代码在实时操作 系统 中运行 。 （） ５实时操作系统驱动嵌 入式硬件 。
ｆ） 真运行 ，调试及验证。 ６仿
采集、缓冲和报警 等构件 ，通 过在一 定框 架下 ，将这 些构件
组合 ，来形成仿真应用的软件。构件之 间通过标准接 口相 互
的问题 。组态软件伴随着集散式控制系统（ ｓ ｉｕｅ ｏｔ ｌ Ｄｉｒ ｔｄＣ ｎｒ ｔｂ ｏ Ｓ ｓ ｍ， Ｓ的出现而发展并逐渐得到广泛应 用。组态软件 ｙｔ ＤＣ ） ｅ
模型驱动的嵌入式软件仿真流程可以概括为：
（） １ 使用建模语言生成模 型。
基金项 目：国家 自然科学基金资助重点项 目（ ７６ １） 国家 “６” ６ ３０７； ０ ８３
．
Ｊ ａ ， ＩＸｉｎｇ ＤＯＮＧ ｎ ｗｅ， ＡＮＧ －ｉ ｇ ＬＩ Ｙｕ － ｉＷ Ｙｕ ｙｎ ， ＮＧ ｎ Ｈｅ ｇ
Ｃ ｃ ｏ ｌ ｆ ｏ ｕｅ ， ｒ ｗｅｔｒ ｏ ｙｅ ｈ ｉａ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｘｉ ｎ７ ０ ７ ， ｈ ｎ ） ｓ ｈ ｏ ｏ ｍｐ ｔｒＮｏ ｔ ｓ ｎＰ ｌｔｃ ｎｃ ｌ ｎ ｖ ｒｉ ， ’ １ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ ｈ ｅ ｔ ａ
果修改模型。 ’
尽 管 目前出现 的某 些大型仿真系统 已经基本实现上述功 能 ，但是仍然存在一 些缺 陷： （） １绝大多数 的仿真 系统 因为没有提供 完善 的仿真过程 监控功能 ，而为仿真模型 的调试与验证带来诸 多不便。 （） ２在建立仿真模型时，由于仿 真系统模型库 中缺乏某些 组件为用户的建模和仿真调试带来不便 。 Ｊ （） ３用户在进行 半实物仿真 时，由于系统 中无法提供相关 板卡驱动组件 ，因此每进行一 次半实物仿真 ，用户都需 要 自 行编写一次板卡 驱动 ，一 旦使 用者缺乏板卡驱动编写经验 ， 就必然 需要花费大量 时间学习程序知识 ，故造 成整 个仿真 的
成工具 ，实现仿真运行环境搭建和对仿真数据 的实 时监控 ，采用组态化 的仿真 方法 ，根据用户需求 生成监控界面 。实验结果表 明，该系统 的运行平 台快速高效 ，监控环境 良好 。
关健诃 ：嵌入式软件 ；实 时监控 ；组态软件 ；仿真 系统
Ｄｅ ｉ ｎ ０ ｎ ｇ ｒ ｔｏ ｓｇ ｆＣｏ ｆ ｕ ａ ｉ ｎ Ｅｍ ｂ ｄ ｅ ｏ ｔ ｒ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｆｗａ ｅＳ ｍ ｌ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
１ 概述
嵌入式系统软件、硬件开发紧密相关 ，而硬件平 台开发
成本昂贵、开发周期长 ，若软件功能调试和性能测试不能及 时完成的话 ，软件质量无法保障 。随着嵌入式软件 的规模增 大 ，系统的结构 日益复杂 ，如何快速、低成本开发 出嵌入式 软件 ，而又能保障软件 的质量 ，成为嵌入式系统设计和开发 面临的问题。利用仿真技 术 ，可以快速构建嵌入式软件运行 所需的硬件环境和应用 的外 围环境 。嵌入式软件仿真开发平 台是支持 嵌入式软件开 发的一种快速 、 高效和低成 本的工具 ， 对提 高嵌入式软件 的开发效率和质量具有重要意义 。 模 型的重用性 使能够最大限度地 使用 已有模型 ，以避免
中 分类 Ｔ９ 圈 号： Ｐ４ ５
组 态化 嵌 入 式软件仿 真 系统设计
姬 算机 学院，西安 ７ ０ ７ ） ０２ １
摘 要 ：为缩短开发周期 ，提高嵌入式软件仿真系统 的设计水平 ，提 出一种组态化嵌入式系统设计 。集成仿真建模工具、仿真模型代码生
第３ ７卷 第 ２ 期 １
、 ＿７ ｂ１３ ＮＯ ２１ ．
计
算
机
工
程
２１ ０ １年 １ １月
Ｎｏ ｅ ｅ ２ ｖ ｍｂ ｒ ０１ ｌ
Ｃｏ ｍｐｕ ｅ ｔ ｒＥｎｇｎｅ ｒｎ ｉ ｅｉｇ
・ 工程应用技术与实现 ・
文章 号： ０ ｑ４ （１２ ２ ＿ 文 标 码： 编 １ ｏ ２ ２ １ １ ２５ ０ ０ ８ ０ ）— — ３ 献 识 Ａ
嵌入式软件仿真系统开发流程如图 １所示 。
通信 ，这样便实现操作命令 的传递和数据共享。底层为运行 支持平 台，而上层为应用服 务平 台。软件系统划分为 ３个子 系统 ，即组态监控界面子系统、控制子系统、监测 子系统。
图 ２的相关说明如下 ：
（）ｉ ｌ ｋ是 Ｍａ ａ １Ｓｍｕｉ ｎ ｔ ｂ的一个集成工具箱 ， ｌ 是一种高度图 形化 的建模仿真工具 ，用来对动态系统进行建模、仿真和分 析。各子系统模块采 用分层结构 ，通过模块之 间的组合完成
作者倚介 ： 姬 祥（ ８ 一） 男 ， １５ ， ９ 硕士研 究生， 主研方 向： 嵌入式软
件仿真 ；董云卫 ，教授 ；王字英 ，讲师 ；凌 收稿 日 ：２ １— — 期 ０ １ ５３ ０ ０ 恒 ，硕士 Ｅｍａ ： ｉａ ｇ ａｏ． － ｉ ｊ ｉ ＠ｙｈｏ ｎ ｌ ｘｎ ｃ
２ 仿真系统设计
过程 阻滞。
向嵌 入式软件 应用的仿 真系统 ，使其具有通用性和开放性 ， 使其适 用于 不同的仿真平台 。仿 真系统设 计完成后 ，具有针 对专有领 域和特定 实验 环境 的特 点，一旦仿真模 型或外 部环
境发 生变化 ，需要修 改仿 真监控 系统。而 内部 系统或者监控 条件等地频繁变化 ，给嵌 入式软件开 发人员造 成了不便 。构 造一个嵌 入式仿真 开发系统 ，使 其集 模型开发、过 程控 制、 实 时监控和数据处理于一体 ，以面 向不同的应 用领 域，能快 速地适应不断变化 的仿真模型和监测条件 ，是 需要研究解决
重复 性建模 ，达到减少模型 开发成本的 目的 。构建一 个面 Ｊ
快速构建嵌 入式软件运行 的仿真环境及 目标原型。模型驱动 架构将建模语言 用作一种编程语言 ，其在模 型软件开发中是 非常重 要的。模型建立 的正确与否直接 关系到仿真结果的可 信度 ，只有模型 的正确 ，其仿真结果： 才具有实 际的应用价值
和意义 。
工程 问题通过抽象和简化 ， 定变量和参数之间的关系 ， 确 可建立数学模型来更方便的解决实际问题 。根据建模所依赖 的方法不 同， 可采 用数据建模方法（ｉ ｌ ｋ或行为建模方法 Ｓｍｕｉ ） ｎ （ｔ ｅ ｏ ） 模 型建立好后可直接进行模 型仿真 ， Ｓａ ｆ ｗ 。 ｔｌ 根据仿真结
ｓ ｓｅ ｙ ｔ ｍ ｉ ｒ ｐｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ｉ ｎ ｌ ｄ ｓ ｓ ｐ ｏ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｏ ｌ ａ ｄ ｃ ｄ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ｕ ａｉ ｎ ｉ ｍ ｐ ｅ ｎ ｅ ｏ ｃ ｓｏ ｚ ｄ ｌｎ ｔ ｏ ｎ ｏ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｔ ｏ ｆ ｓｍ ｌｔｏ ．Ｓ ｍ ｌ ｔｏ ｓ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｄ ｔ ｕ ｔ ｍｉ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ．Ｉ ａ ｒ ａｅ ｍｏ ｉｏ ｉ ｎ ｅ ｆ ｃ ｎ ｔ ａ ｉ ｏ ｅ ｅ ｄ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｏ ｆ ｕ ａ ｌ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｔｃ ｎ ｃ ｅ ｔ ｎ ｔ ｒｎｇ ｉ ｔｒ ａ ｅ ｏ ｈｅ ｂ ｓｓ ｆｕｓ ｒ ｎ ｅ ．Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ，ｔ ｅ ｃ ｎ ｇ ｒ ｂ ｅ ｓｍ ｌｔｏ ｓ ｉ ｓ ｓｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｂ ｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｐ ｏ ｉ ｅ ａ ｔ ｎｄ ｅ ｃ ｅ ｔ ｙ ｆ ｒｅ ｂ ｄ ｅ ｏ ｔ ｒ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ｅ ｅ ｏ ｅ ｙ ｔ ｓａ ｐ ｏ ｃ ｒ ｖ ｄ ｓａｆ ｓ ｆ ｉ ｎ ｈ ａ ｉ ｗａ ｍ ｅ ｄ ｄ ｓ ｆｗａ ｉ ｌ ｔ ． ｏ ｏ
为 自动化工程技术人员提供 了一种采 用搭积木 的方 式制作现 场控制过程和控制界面 的工具 。基于 以上内容 ，本文采用 ｌ
模型驱动架构（ ｄ ｌ ｉｅ ｒｈｔｃ ｒ， Ｍｏ ｅＤｒ ｎＡ ｃ ｉ ｔ ｅＭＤＡ 的设计思想 ， ｖ ｅｕ ） 提出组态化嵌入式软件仿真系统设计。
仿真技术是一种基于模型的技术 ，其可以通过仿真建模
２６ ２ （） ２将模型转化 为高级语言代码 。
计
算
机
工
程
２ １ 年 １ 月 ５日 ０１ １
分集成仿 真建模工 具和仿真代码 生成工具 ，实现仿真运行环 境的定制、仿 真监控等 功能 。嵌入式软件仿真工具是仿真系
统结构中抽取出的功能相对 独立的构件 ，如界 面配置 ，数据
监控界面的功能 ，并且获得 动态化监控效果 。
（） ３数据采集构件 ，将仿真运行获得的实时数据进行 必要
图 １ 嵌入式软件仿真 系统开 发流程
的加工 ，并将其发送到主控机的数据缓冲区中。数据采集构 件通常有以下 ３种实现 方式 ： １ ） 系统中主机和从机之 间的通信。 双机 ２以太网、 串口或网络实现的 Ｃ Ｓ架构 ，其 中，Ｓ ｒｅ ） ／ ｅｖｒ 是数据提供方 ；Ｃｉｎ 足数据访 问方 。 ｌ ｔ ｅ
［ ｂｔ ｃ ｌｏ ｏｔ ｅ ｅｅ ｐ ｇ ｅ ｏ ｂ ｄ ｅ ｆ ａｅ ｎ ｐｏ ｅ ｅ ｇ ａｄ ｒｓａ ｏ ｆ ｕａ ｌ ｓｆ ａ ｐｏｃ ｒｉ ｌ ｉ Ａ ｓ ａ ｔＦ ｒ ｈ ｒ ｎ ｈ ｖ ｌ ｉ ｒ ｄ ｆ ｍ ｅ ｄｄｓ ｔ ｒ ａ ｄ ｍ ｒｖ ｓ ｎｓ ｎ ａｄ， ｎ ｇ ｒ ｅ ｏ ｗ ｒ ａ ｒａｈ ｏ ｍｕ ｔ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｄ ｏ ｎ ｐ ｉ ｏｅ ｏｗ ｉ ｄ ｉ ｔ ｃ ｉ ｂ ｔ ｅｐ ｆ ｓ ａｏ
［ ｙｗ ｒ ｓ ｍｂ ｄ ｅ ｏ ｗａｅｒａ－ｍｅ ｎｔｒｃ ｎ ｇ ｒｔ ｎｓｆ ｒ；ｉ ｌｔ ｎｓｓ ｍ Ｋｅ ｏ ｄ ］ｅ ｅ ｄｄｓｆ ｒ；ｅｌｉ ｉ ； ｏ ｆ ｕａｉ ｏｔ ｅ ｓ ａｉ ｔ ｔ ｔ ｍｏ ｏ ｉ ｏ ｗａ ｍｕ ｏ ｙ ｅ ＤＯＩ １ ． ６／ｉ ｎｔ ０ —４ ８ ０ １ １ ７ ： ０３ ９ ．ｓ ． ０３ ２ ． １． ． ７ ９ ｊｓ Ｏ ２ ２０
３基 于 Ｉｔｒｅ 的 Ｂ ｏ ｅ／ｅｖｒ 用 。 ） ｎｅｎｔ ｒｗ ｒ ｒｅ 应 Ｓ
针对 上述 问题 ，在系统一体化理论的基础上 ，设计集建 模、仿真 和分析处理等 功能 的通 用一体化系统平 台。根据嵌 入式软件开发流程 ，仿真工具满足以下功能 ： （１ 够为代码 的运行提供硬件支持 ，具备构建快速原型 １ 能 及环境系统的能力。 （） ２具备从模型到代码 的自动生成能力。 （） ３提供仿 真过程控制功能 ，能够加载编译仿真模型 ，并
能控制仿真 ，即启， 。 停
（） ４报警构件 ，对缓冲 区接收到的每组变 量，根据 已经设
置好 的报警界 限做 出判断 ， 若在报警界限以内 ， 则继 续运行 ；
若超 出报警界 限 ，则根据设定方式发 出警告信息或者终止仿
真执行 。
系统功能 的实现 ，即可 以方便地通过 更改 、替换子模块 ，修 正系统。这种灵活 的仿真建模语言还支持外部模式下修改仿
真参数，这为在线仿真 时模型的调试和修改提供 了支持 。 （） ２监控界面构件实现 实时监控的功能。用户将仪表、示 波器和数据表等控件 ，通过将其添 加到监控界面 ，进行参数 配置 ，完成将接受到的实时数据 或历史数据显示到运行着 的
（） ３高级语言代 码被 编译成 目标代码 ，下载到 目标机上。 （） ４ 目标代码在实时操作 系统 中运行 。 （） ５实时操作系统驱动嵌 入式硬件 。
ｆ） 真运行 ，调试及验证。 ６仿
采集、缓冲和报警 等构件 ，通 过在一 定框 架下 ，将这 些构件
组合 ，来形成仿真应用的软件。构件之 间通过标准接 口相 互
的问题 。组态软件伴随着集散式控制系统（ ｓ ｉｕｅ ｏｔ ｌ Ｄｉｒ ｔｄＣ ｎｒ ｔｂ ｏ Ｓ ｓ ｍ， Ｓ的出现而发展并逐渐得到广泛应 用。组态软件 ｙｔ ＤＣ ） ｅ
模型驱动的嵌入式软件仿真流程可以概括为：
（） １ 使用建模语言生成模 型。
基金项 目：国家 自然科学基金资助重点项 目（ ７６ １） 国家 “６” ６ ３０７； ０ ８３
．
Ｊ ａ ， ＩＸｉｎｇ ＤＯＮＧ ｎ ｗｅ， ＡＮＧ －ｉ ｇ ＬＩ Ｙｕ － ｉＷ Ｙｕ ｙｎ ， ＮＧ ｎ Ｈｅ ｇ
Ｃ ｃ ｏ ｌ ｆ ｏ ｕｅ ， ｒ ｗｅｔｒ ｏ ｙｅ ｈ ｉａ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｘｉ ｎ７ ０ ７ ， ｈ ｎ ） ｓ ｈ ｏ ｏ ｍｐ ｔｒＮｏ ｔ ｓ ｎＰ ｌｔｃ ｎｃ ｌ ｎ ｖ ｒｉ ， ’ １ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ ｈ ｅ ｔ ａ
果修改模型。 ’
尽 管 目前出现 的某 些大型仿真系统 已经基本实现上述功 能 ，但是仍然存在一 些缺 陷： （） １绝大多数 的仿真 系统 因为没有提供 完善 的仿真过程 监控功能 ，而为仿真模型 的调试与验证带来诸 多不便。 （） ２在建立仿真模型时，由于仿 真系统模型库 中缺乏某些 组件为用户的建模和仿真调试带来不便 。 Ｊ （） ３用户在进行 半实物仿真 时，由于系统 中无法提供相关 板卡驱动组件 ，因此每进行一 次半实物仿真 ，用户都需 要 自 行编写一次板卡 驱动 ，一 旦使 用者缺乏板卡驱动编写经验 ， 就必然 需要花费大量 时间学习程序知识 ，故造 成整 个仿真 的
成工具 ，实现仿真运行环境搭建和对仿真数据 的实 时监控 ，采用组态化 的仿真 方法 ，根据用户需求 生成监控界面 。实验结果表 明，该系统 的运行平 台快速高效 ，监控环境 良好 。
关健诃 ：嵌入式软件 ；实 时监控 ；组态软件 ；仿真 系统
Ｄｅ ｉ ｎ ０ ｎ ｇ ｒ ｔｏ ｓｇ ｆＣｏ ｆ ｕ ａ ｉ ｎ Ｅｍ ｂ ｄ ｅ ｏ ｔ ｒ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｆｗａ ｅＳ ｍ ｌ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
１ 概述
嵌入式系统软件、硬件开发紧密相关 ，而硬件平 台开发
成本昂贵、开发周期长 ，若软件功能调试和性能测试不能及 时完成的话 ，软件质量无法保障 。随着嵌入式软件 的规模增 大 ，系统的结构 日益复杂 ，如何快速、低成本开发 出嵌入式 软件 ，而又能保障软件 的质量 ，成为嵌入式系统设计和开发 面临的问题。利用仿真技 术 ，可以快速构建嵌入式软件运行 所需的硬件环境和应用 的外 围环境 。嵌入式软件仿真开发平 台是支持 嵌入式软件开 发的一种快速 、 高效和低成 本的工具 ， 对提 高嵌入式软件 的开发效率和质量具有重要意义 。 模 型的重用性 使能够最大限度地 使用 已有模型 ，以避免
中 分类 Ｔ９ 圈 号： Ｐ４ ５
组 态化 嵌 入 式软件仿 真 系统设计
姬 算机 学院，西安 ７ ０ ７ ） ０２ １
摘 要 ：为缩短开发周期 ，提高嵌入式软件仿真系统 的设计水平 ，提 出一种组态化嵌入式系统设计 。集成仿真建模工具、仿真模型代码生
第３ ７卷 第 ２ 期 １
、 ＿７ ｂ１３ ＮＯ ２１ ．
计
算
机
工
程
２１ ０ １年 １ １月
Ｎｏ ｅ ｅ ２ ｖ ｍｂ ｒ ０１ ｌ
Ｃｏ ｍｐｕ ｅ ｔ ｒＥｎｇｎｅ ｒｎ ｉ ｅｉｇ
・ 工程应用技术与实现 ・
文章 号： ０ ｑ４ （１２ ２ ＿ 文 标 码： 编 １ ｏ ２ ２ １ １ ２５ ０ ０ ８ ０ ）— — ３ 献 识 Ａ
嵌入式软件仿真系统开发流程如图 １所示 。
通信 ，这样便实现操作命令 的传递和数据共享。底层为运行 支持平 台，而上层为应用服 务平 台。软件系统划分为 ３个子 系统 ，即组态监控界面子系统、控制子系统、监测 子系统。
图 ２的相关说明如下 ：
（）ｉ ｌ ｋ是 Ｍａ ａ １Ｓｍｕｉ ｎ ｔ ｂ的一个集成工具箱 ， ｌ 是一种高度图 形化 的建模仿真工具 ，用来对动态系统进行建模、仿真和分 析。各子系统模块采 用分层结构 ，通过模块之 间的组合完成
作者倚介 ： 姬 祥（ ８ 一） 男 ， １５ ， ９ 硕士研 究生， 主研方 向： 嵌入式软
件仿真 ；董云卫 ，教授 ；王字英 ，讲师 ；凌 收稿 日 ：２ １— — 期 ０ １ ５３ ０ ０ 恒 ，硕士 Ｅｍａ ： ｉａ ｇ ａｏ． － ｉ ｊ ｉ ＠ｙｈｏ ｎ ｌ ｘｎ ｃ
２ 仿真系统设计
过程 阻滞。
向嵌 入式软件 应用的仿 真系统 ，使其具有通用性和开放性 ， 使其适 用于 不同的仿真平台 。仿 真系统设 计完成后 ，具有针 对专有领 域和特定 实验 环境 的特 点，一旦仿真模 型或外 部环
境发 生变化 ，需要修 改仿 真监控 系统。而 内部 系统或者监控 条件等地频繁变化 ，给嵌 入式软件开 发人员造 成了不便 。构 造一个嵌 入式仿真 开发系统 ，使 其集 模型开发、过 程控 制、 实 时监控和数据处理于一体 ，以面 向不同的应 用领 域，能快 速地适应不断变化 的仿真模型和监测条件 ，是 需要研究解决
重复 性建模 ，达到减少模型 开发成本的 目的 。构建一 个面 Ｊ
快速构建嵌 入式软件运行 的仿真环境及 目标原型。模型驱动 架构将建模语言 用作一种编程语言 ，其在模 型软件开发中是 非常重 要的。模型建立 的正确与否直接 关系到仿真结果的可 信度 ，只有模型 的正确 ，其仿真结果： 才具有实 际的应用价值
和意义 。
工程 问题通过抽象和简化 ， 定变量和参数之间的关系 ， 确 可建立数学模型来更方便的解决实际问题 。根据建模所依赖 的方法不 同， 可采 用数据建模方法（ｉ ｌ ｋ或行为建模方法 Ｓｍｕｉ ） ｎ （ｔ ｅ ｏ ） 模 型建立好后可直接进行模 型仿真 ， Ｓａ ｆ ｗ 。 ｔｌ 根据仿真结
ｓ ｓｅ ｙ ｔ ｍ ｉ ｒ ｐｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ｉ ｎ ｌ ｄ ｓ ｓ ｐ ｏ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｏ ｌ ａ ｄ ｃ ｄ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ｕ ａｉ ｎ ｉ ｍ ｐ ｅ ｎ ｅ ｏ ｃ ｓｏ ｚ ｄ ｌｎ ｔ ｏ ｎ ｏ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｔ ｏ ｆ ｓｍ ｌｔｏ ．Ｓ ｍ ｌ ｔｏ ｓ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｄ ｔ ｕ ｔ ｍｉ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ．Ｉ ａ ｒ ａｅ ｍｏ ｉｏ ｉ ｎ ｅ ｆ ｃ ｎ ｔ ａ ｉ ｏ ｅ ｅ ｄ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｏ ｆ ｕ ａ ｌ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｔｃ ｎ ｃ ｅ ｔ ｎ ｔ ｒｎｇ ｉ ｔｒ ａ ｅ ｏ ｈｅ ｂ ｓｓ ｆｕｓ ｒ ｎ ｅ ．Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ，ｔ ｅ ｃ ｎ ｇ ｒ ｂ ｅ ｓｍ ｌｔｏ ｓ ｉ ｓ ｓｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｂ ｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｐ ｏ ｉ ｅ ａ ｔ ｎｄ ｅ ｃ ｅ ｔ ｙ ｆ ｒｅ ｂ ｄ ｅ ｏ ｔ ｒ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ｅ ｅ ｏ ｅ ｙ ｔ ｓａ ｐ ｏ ｃ ｒ ｖ ｄ ｓａｆ ｓ ｆ ｉ ｎ ｈ ａ ｉ ｗａ ｍ ｅ ｄ ｄ ｓ ｆｗａ ｉ ｌ ｔ ． ｏ ｏ