[发明专利]一种半实物实时仿真机和半实物实时仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及仿真技术，特别是指一种半实物实时仿真机和半实物实时仿真系统。

背景技术

仿真机主要用于对人员进行培训，或者用于工程设计、工程调试和工程分析用途。仿真机包括计算机系统、机组控制操作台和操作站、I/O接口等在内的硬件设备以及软件；其中，硬件是仿真机的物理基础，而硬件的运行是由软件驱动实现的；不同的软件具有不同的用途，系统软件用于管理仿真机的各种资源；仿真应用软件、驱动软件，用于驱动仿真机的各个硬件设备；工具软件，包括如Borland C++、Visual C++、FoxPro等，用来编制如分布式控制系统(DCS)、数字电调系统(DEH)等的应用程序。

其中，仿真机的系统软件称为实时操作系统(RTOS，Real-Time OperatingSystem)，是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。因而，提供及时响应和高可靠性是其本质特点。实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统，例如，为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计的一个操作系统中，如果该操作系统是硬实时操作系统，如果不能在允许时间内使物体到达相应的位置，生产线的工作过程将因错误结束；与之相对比的是在软实时操作系统中，生产线仍然能继续工作，但产品的输出会因产品不能在允许时间内到达而减慢。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：各种现有的仿真机不支持实时Linux技术，无法应用Linux现有的各种资源；而由于无法应用Linux提供的各种资源，导致在现有的仿真机上扩展板卡非常的困难，而且成本非常昂贵，并且由于板卡驱动没有稳定的版本，需要技术人员重新定制甚至重新开发，为用户增加了很多额外的技术和资金风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种半实物实时仿真机和半实物实时仿真系统，用于为用户提供一种基于Linux技术实现的仿真机，解决现有技术中，各种现有的仿真机不支持实时Linux技术，无法应用Linux操作系统现有的各种资源的缺陷。

一种半实物实时仿真机，包括：实时内核单元201，用于执行实时进程，并调用所述实时进程中的第一控制指令；所述实时进程包含有完成具体的仿真模型所需要的业务逻辑；所述实时进程管理仿真模型在所述实时内核单元201内运行时的资源和业务逻辑；Linux内核单元202，用于执行非实时进程，并调用所述非实时进程中的第二控制指令；所述非实时进程包含有完成具体的应用任务所需要的业务逻辑和资源；实时中断处理单元203，用于在接到各种控制指令之后，对所述控制指令的类型进行判别；当所述控制指令为第一控制指令时，设定该第一控制指令具有第一优先级，当所述控制指令为第二控制指令时，设定该第二控制指令具有第二优先级；且所述第一优先级的级别高于所述第二优先级；处理器单元204，用于处理解析所述控制指令并生成操作指令发送；板卡接口单元200，与实物连接，用于采集仿真过程中所述实物生成的数据，将所述数据发送给实时内核单元201的实时进程。

上述仿真机，还包括：编程接口单元205，用于为实时内核单元201中的实时任务/实时进程提供实时编程接口；所述实时编程接口至少兼容了POSIXUNIX和POSIX实时系统接口；编译器单元206，用于支持能够在UNIX/Linux操作系统中运行的任何编译器。

上述仿真机，还包括：通用驱动支持单元207，用于存放并调用通用硬件的各种驱动，并且提供与各种驱动对应的驱动接口；其中，所述驱动接口采用C语言或者C++语言编写，并且该驱动接口符合Linux规范；前端接入单元209，用于支持所述仿真机与用户端101之间构成主机-目标机模型；其中，用户端101为主机，支持基于Matlab、Simulink，以及SystemBuild程序建立仿真模型；所述仿真机102为目标机，基于所述板卡接口单元200采集的数据在所述仿真模型中进行仿真运算；所述用户端101通过网络和仿真机102进行通信。

上述仿真机，还包括：并行仿真单元208，用于在多个处理器单元204中确定控制节点，主计算节点，从计算节点，输出显示节点；将仿真模型切分为不同的子任务，将不同的子任务分配给上述节点。