一種工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)電子和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯的模 型構(gòu)建，具體涉及一種適用于對(duì)工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯進(jìn)行完整描述的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在當(dāng)前的工業(yè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要定義系統(tǒng)的架構(gòu)、ICD、行為邏輯等內(nèi) 容。現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案均采用文字處理軟件（如Microsoft Word)以文檔方式描述。這樣，不 僅文字工作量大，而且文字之間隱含的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)性無(wú)法保證，設(shè)計(jì)、變更等協(xié)同無(wú)法實(shí)現(xiàn)， 錯(cuò)誤難以發(fā)現(xiàn)，給后期進(jìn)一步的研制工作帶來(lái)潛在隱患。為解決此問(wèn)題，需為工業(yè)電子系統(tǒng) 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，從而基于模型進(jìn)行分析、檢查和仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)保障工業(yè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的 正確性。
[0003] 同時(shí)，現(xiàn)有的文字性非結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)結(jié)果無(wú)法用于仿真，且傳統(tǒng)的仿真手段主要集 中在結(jié)構(gòu)、電磁場(chǎng)有限元、控制律等方向，缺乏針對(duì)工業(yè)電子系統(tǒng)架構(gòu)和行為邏輯的仿真。 因此，在工業(yè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的早期無(wú)法對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，增加了后期設(shè)計(jì)迭代的成本。
[0004] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)缺陷，迫切需要研制一種新型的工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏 輯建模方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建模方法，該方法能從根本上 將工業(yè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從文字轉(zhuǎn)向模型，從非結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)化，從邏輯抽象轉(zhuǎn)向圖形化 形象表達(dá)，從游離零散轉(zhuǎn)向中心關(guān)聯(lián)，并能將設(shè)計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn)化成可用仿真代碼，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)結(jié) 構(gòu)化模型的早期分析驗(yàn)證。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建 模方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] (1)根據(jù)工業(yè)電子系統(tǒng)的功能確定其運(yùn)行流程，并依據(jù)所述運(yùn)行流程得到工業(yè)電 子系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，并依據(jù)所述應(yīng)用場(chǎng)景建立工業(yè)電子系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景用例圖；
[0008] (2)建立各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間的邏輯關(guān)系，從而形成工業(yè)電子系統(tǒng)的活動(dòng)圖；
[0009] (3)建立每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景所涉及的各設(shè)備之間的信號(hào)時(shí)序和邏輯關(guān)系，從而形成工 業(yè)電子系統(tǒng)的順序圖；
[0010] (4)建立工業(yè)電子系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)機(jī)圖，通過(guò)該狀態(tài)機(jī)圖來(lái)查看該設(shè)備在 各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下的行為和邏輯。
[0011] 進(jìn)一步地，其中，所述步驟（2)中的建立各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間的邏輯關(guān)系包括：根據(jù) 工業(yè)電子系統(tǒng)的接口控制文件和系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)編輯各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間的活動(dòng)流程以及在 各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間添加分支和合并；同時(shí)編輯各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)事件，并為某些有特殊 需求的應(yīng)用場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)事件定義條件。
[0012] 更進(jìn)一步地，其中，所述步驟（3)中的建立每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景所涉及的各設(shè)備之間的 信號(hào)時(shí)序和邏輯關(guān)系包括：確定順序圖的驅(qū)動(dòng)事件，所述驅(qū)動(dòng)事件直接從所述活動(dòng)圖中繼 承過(guò)來(lái)，或者根據(jù)要求對(duì)從所述活動(dòng)圖中繼承過(guò)來(lái)的驅(qū)動(dòng)事件進(jìn)行更改并反饋至所述活動(dòng) 圖；添加各設(shè)備之間傳遞的消息以及消息在該應(yīng)用場(chǎng)景中的響應(yīng)值；添加消息之間的延時(shí) 以及設(shè)備的輸入消息和輸出消息之間的邏輯關(guān)系。
[0013] 再進(jìn)一步地，其中，在所述步驟（4)中，根據(jù)所述順序圖和所述活動(dòng)圖自動(dòng)生成設(shè) 備的狀態(tài)機(jī)圖；或者，根據(jù)工業(yè)電子系統(tǒng)的接口控制文件和系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)，通過(guò)添加狀態(tài)、 條件和動(dòng)作，自行建立設(shè)備的狀態(tài)機(jī)圖。
[0014] 本發(fā)明的工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建模方法分別采用用例圖、活動(dòng)圖、順序圖和 狀態(tài)機(jī)圖建立起工業(yè)電子系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用場(chǎng)景之間的轉(zhuǎn)換邏輯關(guān)系、應(yīng)用場(chǎng)景內(nèi)部 的交互行為和單獨(dú)設(shè)備的邏輯接口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯的完整描述。
[0015] 本發(fā)明的工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建模方法具有如下有益技術(shù)效果：
[0016] 1、能夠建立起工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯模型，從而與上游的需求管理，以及下游 的ICD設(shè)計(jì)、POP設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證等實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，進(jìn)而可為工業(yè)電子系統(tǒng)的研發(fā)早期的系統(tǒng)邏 輯仿真及后期的功能性能確認(rèn)提供可使用的模型。
[0017] 2、通過(guò)圖形化的描述使工業(yè)電子系統(tǒng)的行為和邏輯更方便定義和查看。
[0018] 3、活動(dòng)圖、順序圖以及狀態(tài)機(jī)圖中的元素可完整地描述工業(yè)電子系統(tǒng)的行為屬 性、邏輯屬性以及實(shí)時(shí)屬性，避免了文字性描述，減小了文字工作量。
[0019] 4、所建立的行為邏輯模型可與其它類型模型，如AADL、Simulink、Modelica等模 型相關(guān)聯(lián)，來(lái)創(chuàng)建某個(gè)具體的工業(yè)電子系統(tǒng)的完整數(shù)字模型。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建模方法的流程示意圖。
[0021] 圖2是一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景用例圖。
[0022] 圖3是該實(shí)施例的活動(dòng)圖。
[0023] 圖4是該實(shí)施例的"塔康進(jìn)場(chǎng)"應(yīng)用場(chǎng)景的順序圖。
[0024] 圖5是圖4所示的順序圖中的消息"UFCP狀態(tài)2"的屬性的示意圖。
[0025] 圖6是圖4所示的順序圖中的各個(gè)消息的延時(shí)的示意圖。
[0026] 圖7是該實(shí)施例的其中一個(gè)設(shè)備"IMP"的狀態(tài)機(jī)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例的內(nèi)容不作為對(duì)本發(fā)明的保 護(hù)范圍的限制。
[0028] 圖1示出了本發(fā)明的工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建模方法的流程示意圖。如圖1所 示，在本發(fā)明的工業(yè)電子系統(tǒng)的行為邏輯建模方法中，首先是根據(jù)工業(yè)電子系統(tǒng)的功能確 定其運(yùn)行流程，并依據(jù)所述運(yùn)行流程得到工業(yè)電子系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，并依據(jù)所述應(yīng)用場(chǎng)景 建立工業(yè)電子系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景用例圖。
[0029] 在本發(fā)明中，所述應(yīng)用場(chǎng)景用例圖為用例樹。用例樹中的每一個(gè)用例代表一個(gè)應(yīng) 用場(chǎng)景，并通過(guò)所述用例樹的樹結(jié)構(gòu)來(lái)描述各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系和父子關(guān)系（當(dāng) 然，在有些用例樹中各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間可能不存在父子關(guān)系）。
[0030] 其次，建立各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間的邏輯關(guān)系，從而形成工業(yè)電子系統(tǒng)的活動(dòng)圖。
[0031] 對(duì)于一個(gè)活動(dòng)圖來(lái)說(shuō)，其通常由如下元素構(gòu)成：
[0032] 活動(dòng)："活動(dòng)"表示工業(yè)電子系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，也可以表示工業(yè)電子系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng) 景下的子應(yīng)用場(chǎng)景（對(duì)于存在父子關(guān)系的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，會(huì)有子應(yīng)用場(chǎng)景）。
[0033] 驅(qū)動(dòng)事件："驅(qū)動(dòng)事件"是活動(dòng)圖內(nèi)所有活動(dòng)關(guān)聯(lián)的"橋梁"。"驅(qū)動(dòng)事件"本身與工 業(yè)電子系統(tǒng)中相關(guān)的信號(hào)相關(guān)聯(lián)，工業(yè)電子系統(tǒng)的所有活動(dòng)均被信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使得活動(dòng)圖沒(méi) 有獨(dú)立，而是通過(guò)信號(hào)與ICD模型、系統(tǒng)架構(gòu)模型相關(guān)聯(lián)，達(dá)到了"統(tǒng)一模型"的目的。
[0034]開(kāi)始/結(jié)束："開(kāi)始"是活動(dòng)圖的起點(diǎn)，"開(kāi)始"的"驅(qū)動(dòng)事件"被觸發(fā)代表活動(dòng)圖開(kāi) 始；"結(jié)束"是活動(dòng)圖的終點(diǎn)，"結(jié)束"的"驅(qū)動(dòng)事件"被觸發(fā)代表活動(dòng)圖結(jié)束，一個(gè)活動(dòng)圖只 有一個(gè)"開(kāi)始"，可以有多個(gè)"結(jié)束"。
[0035] 分支："分支"有一個(gè)輸入，兩個(gè)輸出。可以將多個(gè)活動(dòng)的輸出作為分支的輸入，但 是，多個(gè)活動(dòng)的輸出最終要形成一個(gè)輸入。同時(shí)，在分支中可以編輯多個(gè)活動(dòng)的輸入之間的 邏輯關(guān)系，作為兩個(gè)輸出的條件，兩個(gè)輸出的條件是互斥的，這樣可以保證只有一個(gè)輸出條 件可以被觸發(fā)。
[0036] 合并："合并"可以將一個(gè)活動(dòng)的多個(gè)并發(fā)輸出進(jìn)行分支，達(dá)到同時(shí)觸發(fā)多個(gè)活動(dòng) 的目的；也可以將多個(gè)活動(dòng)的輸入?yún)R合，達(dá)到共同觸發(fā)下一個(gè)活動(dòng)的目的。
[0037] 因此，在本發(fā)明中，在建立各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間的邏輯關(guān)系時(shí)，包括：根據(jù)工業(yè)電子 系統(tǒng)的接口控制文件和系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)編輯各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景（即，活動(dòng)）之間的活動(dòng)流程以及 在各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景之間添加分支和合并；同時(shí)，編輯各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)事件，并為某些有特 殊需求的應(yīng)用場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)事件定義條件。例如，有些應(yīng)用場(chǎng)景需要在滿足特殊條件的情況 下才能出現(xiàn)，在這種情況下，就需要為這些應(yīng)用場(chǎng)景定義好條件，以便于條件滿足時(shí)才能出 現(xiàn)該應(yīng)用場(chǎng)景。
[0038] 接著，建立每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景所涉及的各設(shè)備之間的信號(hào)時(shí)序和邏輯關(guān)系，從而形成 工業(yè)電子系統(tǒng)的順序圖。
[0039] 對(duì)于一個(gè)順序圖來(lái)說(shuō)，其通常由如下元素構(gòu)成：
[0040] 驅(qū)動(dòng)事件："驅(qū)動(dòng)事件"從活動(dòng)圖繼承過(guò)來(lái)，作為與活動(dòng)圖關(guān)聯(lián)的橋梁，是順序圖開(kāi) 始或者結(jié)束的標(biāo)識(shí)。當(dāng)然，"驅(qū)動(dòng)事件"也可以是根據(jù)要求對(duì)從所述活動(dòng)圖中繼承過(guò)來(lái)的驅(qū) 動(dòng)事件進(jìn)行更改后的驅(qū)動(dòng)事件。
[0041] 對(duì)象："對(duì)象"代表應(yīng)用場(chǎng)景所涉及的設(shè)備，在與系統(tǒng)架構(gòu)模型相關(guān)聯(lián)時(shí)，將設(shè)備作 為順序圖中參與交互的"對(duì)象"。
[0042] 消息：消息表示對(duì)象（即設(shè)備）之間的交互動(dòng)作。將消息與信號(hào)綁定，從而使得行 為邏輯模型與系統(tǒng)架構(gòu)模型/ICD模型關(guān)聯(lián)，使得各設(shè)備之間的交互不只是文字上的描述， 而是與其它模型相關(guān)聯(lián)，可用于后續(xù)仿真驗(yàn)證的模型。
[0043] 延時(shí)：通過(guò)添加延時(shí)，使某些消息發(fā)送間隔滿足特定條件，以此完整地定義系統(tǒng)行 為的實(shí)時(shí)屬性。
[0044] 邏輯關(guān)系：添加某條消息的輸出條件，輸出條件包括輸入信號(hào)的邏輯關(guān)系以及時(shí) 間條件，使該消息在滿足某種條件下才可發(fā)出；同時(shí)，可以編輯消息的輸出函數(shù)，使該消息