[发明专利]嵌入式设备能耗仿真评测系统

说明书

技术领域

本申请涉及电子设备的能耗测试技术,具体涉及嵌入式系统的能耗测试技术领域。

背景技术

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。其中，嵌入式处理器主要由一个单片机或微控制器(MCU)组成；相关支撑硬件包括显示卡、存储介质（ROM和RAM等）、通讯设备、IC卡或信用卡的读取设备等。

嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用闪存（Flash Memory）作为存储介质。嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通讯协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。

嵌入式系统是应用最广的计算系统，随着计算机硬件技术的发展，嵌入式设备的处理能力越来越强；而出于移动性的要求，绝大部分嵌入式设备不具有持久的电源，而是通过电池实现供电。然而有限的电池却无法满足越来越强大的计算需求，例如5年前的手机能够使用一个星期，而现在的智能手机使用2天就必须充电。同时，有源供电的嵌入式系统随着能源价格的增长，能耗的成本也在飞速上涨。能源问题已成为一个制约嵌入式设备发展的主要因素。由于电池储能技术的限制，如何有效的利用有限的电池能源，充分的延长嵌入式系统工作的时间已成为不可回避的问题。

现有的嵌入式设备的能耗仿真系统多数是硬件底层的仿真系统，该种仿真系统是进行电路级的能耗仿真，这些仿真系统大部分是由硬件开发商设计的，即：只能够针对开发商自己的硬件产品。这类仿真系统是直接与硬件平台相关的，同时进行仿真时要求设备的能耗参数是已知的，即要求硬件是已设计完成，因而不适合对不存在或正在开发的设备进行仿真，同时也无法实现平台不相关，无法实现跨平台的比较。另外，现有的仿真系统只支持硬件的能耗仿真，没有考虑到软件对能耗的影响。对于一个正常的嵌入式设备，只有在有任务运行时才是耗能最大的，系统空闲时能耗和有工作负载时的能耗存在很大的差别。同时对于一些处理器，如ARM，其支持多套指令（ARM支持32和16指令工作模式），不同指令模式下的能耗是不同的（ARM的16为模式能耗要比32模式下很多），而指令模式的切换经常是由任务需要进行切换的，再如无线通信时的能耗和计算时的能耗是有很大差别的。因而，现有的仿真系统仅仅进行硬件的能耗仿真是不能够获得嵌入式系统在工作时的真正能耗的。

发明内容

为了解决现有的嵌入式系统的仿真系统不能够对嵌入式系统运行任务的状态进行能耗仿真的缺陷，本申请提出了一种能够在嵌入式系统执行任务的状态下进行仿真的嵌入式设备能耗仿真评测系统。

本申请所述的嵌入式设备能耗仿真评测系统包括图形化配置管理模块、事件发生器、设备能耗模型构建模块、AADL到GSPN模型转化模块和GSPN设备能耗模型仿真模块，其中：

图形化配置管理模块，用于对事件发生器及设备能耗模型模块输入参数的图形化配置；

设备能耗模型构建模块，用于根据图形化配置管理模块配置的参数、采用基于ADDL的系统级软硬件的抽象描述，进而获得嵌入式系统软硬件的ADDL描述模型；

事件发生器，用于模拟产生能耗事件序列；

AADL到GSPN模型转化模块，用于将嵌入式系统软硬件的ADDL描述模型转换成GSPN模型；

GSPN设备能耗模型仿真模块，用于采用QPME工具载入GSPN模型；还用于从能耗事件序列中选择加载外部能耗事件；还用于采用QPME工具根据加载的外部能耗事件对GSPN模型进行能耗仿真，获得嵌入式系统的剩余能量和系统生存时间的仿真结果。

设备能耗模型构建模块的输入参数包括嵌入式系统的软件和硬件架构、组件有限状态机、系统调度策略、资源分配策略和能耗优化策略。

所述嵌入式设备能耗仿真评测系统还包括图形化结果分析子模块，该子模块用于根据GSPN设备能耗模型的仿真结果，图形化的显示设备的剩余能量与系统生存时间，各组件消耗的能量，以及执行的事件和最耗能的事件，并可以根据需要选择决定是否生成仿真日志.

本申请旨在提供一个平台不相关的系统级的嵌入式系统能耗行为建模、仿真、评估平台。