建模控制逻辑行为和事件驱动的通信延迟的早期检测

复杂的系统,如飞机、汽车和工业机械需要多个电子控制单元(ecu)控制电气子系统的行为。当这些ecu相互作用以及传感器和致动器装置,通信延迟的结果。经常延迟保持未被发现,直到系统已经在硬件中实现,导致昂贵的重新设计和延误项目进度。

解决方案是使用一个系统模型,结合有限状态机,控制逻辑模型,模型和离散事件系统,通信网络。您可以模拟模型来确定系统的健壮的杂散信号或实时延误和ECU之间的通信总线在软件与硬件实现和集成。

使用一个汽车CD播放器系统作为一个例子,本文演示了一个工作流验证系统行为的通信延迟。工作流使用一个系统模型,该模型包含了ECU, CD播放器机制,I2C总线通信。

建模ECU控制逻辑

CD播放器的ECU包含大量的控制逻辑。从顶层,玩家可以是或。如果系统上,它可以在各种状态的例子中,运行诊断,播放CD,或调到AM / FM收音机。的决定,必须从州很多,复杂,层次。代表所有这个逻辑代码将是一个挑战,部分原因是很难想象美国是如何连接到另一个简单的通过检查代码。

相反,我们代表这个逻辑使用Stateflow有限状态机^®(图1)。

一个状态机清楚地显示了不同状态的逻辑系统和它们是如何连接到另一个。例如,图1显示了我们的状态机立即对超级大国的亚态“诊断”“CD”“调频”,和“我”,变量RadioReq确定哪些亚态是活跃的。

逻辑建模机制模式

CD被加载时,玩家的机制,也可以在各种不同的模式,如正常,倒带,快进。我们使用Stateflow图模型的行为,这种机制在我们系统模型(图2)。

获取通信延迟

当上电极之间的电压和地平面,静电电荷在导体表面感应,产生静电力正常导体的表面。自地平面是固定的,静电力变形上电极。当梁变形时,在导体表面的电荷重新分配。由此产生的静电力和梁的变形也发生了变化。这一过程持续进行直到达到平衡状态。

将有限元法应用于机电耦合分析

在理想的情况下,以最小的通信延迟,ECU和CD播放器机制总是会同步。然而,在我们的示例中,I2C总线延迟自然发生。捕捉真实的系统行为,我们的模型必须代表I2C总线上的沟通。

我们构建总线模型使用SimEvents™库模块,包括实体发生器、FIFO队列,和单独的服务器(图3)。

单一服务器延迟块传入的数据包在特定的时间。这个数量可以固定为每个传入的数据包,也可以根据不同的配置。FIFO队列缓冲区的通信数据包,因此,增加了排队延迟。模拟将使我们能够监控队列中数据包的数量,在队列中平均等待时间,和其他统计数据,如总线利用率。

图4显示了模型的顶层视图与I2C通信总线子系统连接逻辑组件的ECU和CD播放器机制。I2C通信总线子系统捕获排队延迟,而根据不同的流量在公共汽车上。

验证系统行为

CD播放器的I2C总线与其他设备安装在车辆上。结果,车上的传入流量包括CD播放器数据包和背景流量包。的流量包CD播放器就是光。背景交通更拥堵,这是不可预测的。重背景交通可能会推迟CD播放器数据包,导致CD播放器陷入一种状态。通过模拟模型我们将能够评估背景交通的影响CD播放器的行为逻辑。

仿真结果表明,CD播放器的状态机制不与ECU的同步状态。因为这不是一个有效的系统状态,我们必须减少对I2C总线的通信延迟的例子,通过替换I2C总线的CAN总线和测试新的场景下的系统模型。

这种方法的优点

通过控制逻辑和even-driven行为建模Stateflow SimEvents,我们能够了解变量的影响通信延迟对系统行为在硬件上实现代码。一旦我们满意的系统设计,我们可以生成可嵌入代码Stateflow图表。模型将方便系统工程师沟通设计问题工程师在CD播放器控制逻辑或通信网络。