CN101788820B - 基于目标的快速控制原型 - Google Patents

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Abstract

一种基于目标的快速控制原型(RCP)系统包括主机控制模块，主机控制模块基于在块程序库中选定的功能块生成第一RCP模型。目标语言编译器将第一RCP模型转换成源代码。交叉编译器将源代码转换成目标代码。下载模块执行从主机到生产系统的生产控制模块的目标代码的基于目标的下载，所述主机包括所述主机控制模块，而所述生产系统的生产控制模块与所述主机分离。

Description

基于目标的快速控制原型
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年1月26日提交的美国临时申请NO.61/147,279的权益。上述申请的全部内容在此通过引用并入本申请中。
技术领域
本发明涉及快速控制原型(Rapid Conrol Prototyping)。
背景技术
这里提供的背景技术的目的是大体介绍本发明的背景。在本背景技术部分描述的程度上，目前署名的发明人的成果以及该描述的在申请时不构成现有技术的各个方面既没有明确也没有暗示地被认为是本发明的现有技术。
快速控制原型(Rapid Conrol Prototyping)(RCP)是允许工程师在生产系统上研发、修改及测试控制策略的一种程序。RCP允许车辆工程师例如在车辆生产前在测试试验室研发和测试车辆及系统控制策略。生产系统一例如发动机系统被操作和监测以便实时地提供数据或在测试程序发生的实际时间期间提供数据。该数据可通过RCP系统监测并且被车辆工程师用于修改和改进特定控制策略。RCP允许快速修正并测试控制策略。RCP减少了研发和测试的时间。
RCP系统一例如dSPACETM系统通常包括主机和与生产控制器连通的脱离目标的(off-target)中间计算机。系统开发者生成RCP模型以便应用数学建模程序一例如SimulinkTM在主上进行测试。RCP模型包括符号I/O块组(synbolicI/O block set)，所述符号I/O块组代表的是控制策略。所述控制策略或算法作为符号模型被研发，其与一组代码相反，例如一组C代码指令。
所述主机将RCP模型转换成可编译代码，可编译代码然后被交叉编译以生成可执行程序。可编译代码可以是例如C代码。可执行程序被下载到脱离目标的中间计算机。可编译代码被交叉编译并且与脱离目标的中间计算机的目标专用代码链接。目标专用代码可以与专用于脱离目标的中间计算机的进度程序、I/O程序、和通信程序相联接。脱离目标的中间计算机是具有模拟、数字及连续I/O链接以便与主机和生产控制器连接的独立装置。
脱离目标的中间计算机基于与生产控制器的通信来运行可执行程序。所述可执行程序可通过主机来监测和控制。例如，可监测、图解、或标记储存在生产控制器的存储器中的变量。控制策略的增益(gains)是基于监测到的变量来调整的。控制策略的结构不能被改变。当RCP模型块需要改变时，例如RCP模型在主机处被改变并且生成可执行程序的建设程序被反复执行。
生产控制器包括控制软件。可执行程序与控制软件合作来执行。控制软件可以例如生成执行信号和信息信号。脱离目标的中间计算机基于执行信号和信息信号来执行可执行程序。信息信号包括脱离目标的中间计算机所需要以执行可执行程序的信息，例如，与传感器数据相关联的地址。脱离目标的中间计算机基于信息信号和可执行程序的执行来生成控制信号。控制信号被提供给生产控制器。生产控制器基于控制信号操作生产系统。生产系统的状态数据从生产控制器反馈到主机以用于监测和研发的目的。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供一种基于目标的快速控制原型(on-target rapidconrol prototyping)(RCP)系统，该系统包括主机控制模块。主机控制模块基于在块程序库中选定的功能块生成第一RCP模型。目标语言编译器将第一RCP模型转换成源代码。交叉编译器将源代码转换成目标代码。下载模块执行从具有主机控制模块的主机到与主机分离的生产系统的生产控制模块的目标代码(或结果代码)(object code)的基于目标的下载。
在其他特征中，本发明提供一种生产系统，该生产系统包括存储基于目标的快速控制原型(RCP)程序代码的存储器，所述程序代码从主机上下载。应用控制模块执行应用代码。RCP控制模块执行基于目标的RCP程序代码。目标控制模块与应用控制模块和RCP控制模块连通并且基于应用代码以及基于目标的RCP程序代码的执行来控制生产系统的操作。
(1)一种基于目标的快速控制原型(RCP)系统包括：主机控制模块，其基于在块程序库中选定的功能块生成第一RCP模型；目标语言编译器，其将所述第一RCP模型转换成源代码；交叉编译器，其将所述源代码转换成目标代码；和下载模块，其执行从主机到生产系统的生产控制模块的目标代码的基于目标的下载，所述主机包括所述主机控制模块，而所述生产系统的生产控制模块与所述主机分离。
(2)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述目标代码能够由所述生产控制模块执行并且是从所述主机直接下载到所述生产控制模块的。
(3)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，还包括原型监测器，该原型监测器与所述生产控制模块连通，并且基于所述生产控制模块对所述目标代码的执行来监测所述生产系统的状态，其中，所述主机控制模块基于所述状态控制所述生产控制模块的操作。
(4)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，还包括图形用户界面，其中，所述主机控制模块在图形用户界面上显示块窗口，用于选择和连接所述功能块。
(5)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述主机控制模块基于系统目标文件和目标语言编译器选项生成所述第一RCP模型。
(6)如方案(5)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述目标语言编译器选项包括可变值设置选项和模版选择器选项中的至少一个。
(7)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，还包括链接器，该链接器将所述源代码中的功能标识符转换成与存储在所述生产系统的目标存储器中的功能相关联的功能地址。
(8)如方案(7)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述链接器在交叉编译所述源代码期间转换所述功能标识符。
(9)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述主机控制模块包括实时车间模块，所述实时车间模块基于选定的功能块生成数学模型。
(10)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，还包括属性选择器，该属性选择器选择用于选定的功能块中的一个的属性，其中，与所述一个功能块相关联的代码基于所选择的属性而生成。
(11)如方案(10)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述属性包括储存在所述生产系统的存储器中的数据的地址和数据类型。
(12)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，进一步包括配置模块，所述配置模块从储存在主机存储器中的生产控制模块列表中选择出所述生产控制模块，其中，所述目标语言编译器和所述交叉编译器基于所选择的生产控制模块生成源代码和目标代码。
(13)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，进一步包括任务进度表生成器，该任务进度表生成器生成用于包含第一RCP模型的N个RCP模型的任务进度表，其中，N为整数，其中，所述目标语言编译器和所述交叉编译器基于所述任务进度表生成源代码和目标代码。
(14)如方案(1)所述的基于目标的RCP系统，进一步包括与所述主机控制模块连通的生产控制模块。
(15)如方案(14)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述生产控制模型直接从所述主机控制模块接收目标代码。
(16)如方案(14)所述的基于目标的RCP系统，其中，所述主机包括原型监测器，并且所述生产控制模块包括与所述原型监测器连通的状态输出模块，其中，所述原型监测器基于所述生产控制模块对目标代码的执行和所述状态输出模块的输出来监测生产系统的状态，并且其中，所述主机控制模块基于所述状态生成第二RCP模型。
(17)一种生产系统包括：存储器，其储存从主机下载的基于目标的快速控制原型(RCP)程序代码；应用控制模块，其执行应用代码；RCP控制模块，其执行所述基于目标的RCP程序代码；和目标控制模块，其与所述应用控制模块和所述RCP控制模块连通并且基于应用代码和目标RCP程序代码的执行来控制生产系统的操作。
(18)如方案(17)所述的生产系统，进一步包括任务进度程序，该任务进度程序安排基于目标的RCP程序的执行—包括基于目标的RCP程序代码的执行的进度。
(19)如方案(17)所述的生产系统，进一步包括状态输出模块，该状态输出模块监测生产系统的致动器和传感器的状态并生成发送到主机的状态信号。
(20)如方案(17)所述的生产系统，其中，所述生产系统包括发动机、变速器、排气系统以及车辆电子控制系统中的至少一个，并且其中，所述目标控制模块基于对基于目标的RCP程序代码的执行来控制发动机、变速器、排气系统以及车辆电子控制系统中的至少一个的运行。
(21)如方案(18)所述的生产系统，其中，所述存储器在存储器转移表中存储基于目标的RCP程序代码的地址，而所述存储器储存目标RCP程序的地址，并且其中，所述RCP控制模块在执行基于目标的RCP程序代码之前查询所述地址。
本发明的更进一步的应用领域将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应该理解的是，该详细描述和特定示例仅用于举例说明的目的，而不是想要限定本发明的范围。
附图说明
本发明将通过该详细描述和附图而得到更充分的理解，附图中：
图1是根据本发明一个实施例的基于目标的快速控制原型(RCP)网络的功能框图；
图2是根据本发明一个实施例的基于目标的RCP系统的功能框图；
图3是图2的生产系统的功能框图；
图4是示出了根据本发明一个实施例的原型代码构造和基于目标的RCP模型修正的基于目标的RCP流程图；
图5是根据本发明一个实施例的用于生成基于目标的RCP模型的图形用户界面(GUI)的初始化窗口；
图6是根据本发明一个实施例的存储器配置窗口；
图7是根据本发明一个实施例的基于目标的RCP程序窗口；
图8是根据本发明一个实施例的块程序库窗口(block library window)；
图9A是根据本发明一个实施例的读取窗口；
图9B是根据本发明一个实施例的示出读取请求的状态流窗口；
图10A是根据本发明一个实施例的写入窗口；
图10B是根据本发明一个实施例的示出了写入请求的状态流窗口；
图11是根据本发明一个实施例的示出了转移表(jump table)的应用的目标存储器的框图；
图12示出了根据本发明一个实施例的基于目标的RCP方法。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，不是为了限制本发明、其应用、或使用。为了清楚的目的，附图中相同的附图标记用来标识相似的元件。如这里所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”解释为采用非排他性逻辑(A或B或C)或的逻辑。应该理解的是，方法中的步骤可用不同的顺序执行，而不改变本发明的原理。
如这里所使用的，术语模块指的是、包含或包括专用集成电路(ASIC)，电子电路，处理器(共用的，专门的，或成组的)和/或执行一个或多个软件或固件程序的存储器，组合逻辑电路，和/或提供所说明功能性的其他合适元件。同时，如这里所使用的，软件环(software ring)一如快速控制原型(RCP)环指的是储存在存储器中和/或由处理器执行的一组指令。
另外，以下描述披露了各种可变标号和值。所述可变标号和值仅作为示例提供。所述可变标号可任意提供且每个都可用于标识或涉及不同的术语。例如，可变标号N可用于指代多个原型模型或多个功能块。
此外，在以下描述的术语中，例如应用了“第一”，“第二”，和“第三”。这些术语不是专门对于任意一个装置，信号，等等。根据上下文，多于一个的术语可用于指代同一装置，信号，等等。
RCP通常利用脱离目标的RCP系统以脱离目标的方式执行，例如，dSPACETM原型系统。研发模型在主机上生成，转换成可执行的程序，且下载到脱离目标的中间计算机上。脱离目标的中间计算机与生产控制器连接，例如生产系统的发动机控制模块。脱离目标的中间计算机与生产系统分离。生产控制器可以，例如，设置在车辆上。可执行程序在脱离目标的中间计算机上执行且用于生产控制器的控制操作。因而，执行程序不在生产控制器上下载和执行。
脱离目标的中间计算机和已连接的软件和硬件都是昂贵的。另外，为了执行脱离目标的RCP，需要指令来促进中间计算机和生产控制器之间的连接。另外，需要训练使用脱离目标的中间计算机以操作脱离目标的RCP系统。脱离目标的中间计算机硬件和/或软件必须改进以连接不同的生产控制器。
以下描述的实施例中提供了基于目标的RCP系统和方法。基于目标的RCP涉及如在测试下的生产系统在生产控制模块或同样的控制模块上下载和执行原型控制算法。术语基于目标的RCP也可涉及下载原型控制算法到生产控制模块且能在不利用中间计算机硬件的情形下，控制和监测原型控制算法。基于原型控制算法生成的可执行代码与生产控制模块上的其他应用(生产)代码一起执行。这里描述的系统和方法消除了对于脱离目标的中间计算机和已连接的软件、硬件及练习的需要。
在图1中，示出了基于目标的RCP网络10。基于目标的RCP网络10包括主机或中心站12，其生成由生产系统18的生产控制模块(目标)16执行的原型代码14。中心站12可包括膝上型电脑，桌上型电脑，手提电脑或编程装置，等等。生产系统18可包括一个或多个车辆，例如，发动机系统，变速器系统，排气系统，气候控制系统，保险装置，防范措施，和/或防撞系统，引导系统，车辆电子控制系统，等等。生产控制模块16可以是，例如，发动机控制模块，变速器控制模块，排气系统控制模块，空调控制模块，保险控制模块，电子系统控制模块，等等。
在运行中，中心站12通过有线或无线链接20生成和下载原型代码14到生产控制模型16。原型代码14储存在生产控制模型16的保留位置中和/或在与生产控制模型16连接的存储器中。生产控制模型16执行应用代码22，其可单独下载或与原型代码16一起下载。生产控制模型16可执行与应用代码22相关联的原型代码14。
基于目标的RCP网络10可包括一个或多个远程研发站30。每个研发站30可用于生成用于生产系统18的原型程序32。每个原型程序32可具有连接好的算法。原型程序32通过有线或无线链接34下载到中心站12。原型程序32当由生产控制模块16执行时，可在功能上独立或依靠其他。原型程序32，当其下载到中心站12时，可包括源代码，目标代码，可编译代码，和/或编译过的代码。中心站12联合接收程序32的代码以生成原型代码14。
在图2中，示出了基于目标的RCP系统50。基于目标的RCP系统50包括主机50，其与生产系统54和主机存储器56连接。主机52可在基于目标的RCP网络中运行，例如图1中的基于目标的RCP网络10。主机52与生产系统54分离。主机52生成基于目标的RCP代码57，其下载到生产(目标)控制模块58和/或生产系统54的目标(生产)硬件60的目标存储器59。生产控制模型58可包括目标存储器59。主机52通过有线或无线通信连接装置61与生产控制模块58连接。
生产控制模块58可包括微型控制器，例如具有数字信号处理发动机的“FreescaleTM”蛇形家庭微型控制器。基于目标的RCP代码57可存储在目标存储器58中的保留位置内。目标存储器58可以，作为一个示例，包括非易失性的存储器和/或闪存。基于目标的RCP代码57可合并成储存在目标存储器59上的应用代码62。应用代码62可包括用于生产系统54的操作中的控制逻辑。
主机52可包括主机控制模块64，配置模块66，任务进度表生成器68，目标语言编译器(TLC)70，交叉编译器72，和下载模块74。主机控制模块64包括实时车间(RTW)模块76，其执行RTW或构造程序，例如由MatlabTM提供的RTW，用于生成基于目标的RCP代码57。研发人员可通过RTW研发原型程序模型78，例如由SimulinkTM提供的，其建力在MatlabTM的RTW上。原型程序模型78可在用于动力学的且深入的系统的多领域模拟和模型基础设计的环境下研发。用于构造原型程序模型78的RTW可提供交互式图形环境和一组用户化的块程序库。所述块程序库可用于设计，模拟，执行，以及测试多种时间变动系统，包括通讯，控制，信号处理，视频处理，和图像处理系统。以下将描述块程序库的示例。GUI80提供用于原型程序模型78的观测，设定，生成，及测试。原型程序模型78通过RTW工具建立成可执行图象且储存在主机存储器56中。
配置模块66也可为RTW模块76的一部分且设定TLC70和交叉编译器72以生成目标代码，其在特殊生产控制模块上执行。GUI配置窗口的示例在图5和图6中示出。任务进度表生成器68可为RTW模块76的一部分且可用于安排基于目标的RCP程序81的进度。用于原型程序进入的GUI窗口的示例在图7中示出。
一旦生成，原型程序模型78通过TLC70编译以生成源代码，例如C代码。交叉编译器72编译源代码以生成目标代码或可在生产控制模块58上执行的代码。可应用和/或用于应用修正的交叉编译器的示例是GNU编译器，例如交叉编译器来自GNU编译程序收集器(GCC)。用于具有协同处理元件(SPE)特征支持的“PowerPCTM”微型控制器的GNU交叉编译器的示例是PowerPC-eacbispe交叉编译器。交叉编译器72可联接到或包括链接器90，其修正源代码或目标代码以函数名、地址等等替代函数名，其对于生产控制模块58是可识别的。链接器90可接收和/或储存来自生产控制模型58或来自主机存储器56的功能程序库94的功能文件92。功能文件92可包括与生产控制模型58和有关联的变换连接的可行功能列表。
一旦交叉编译完，可执行代码通过下载模块74下载到生产控制模块58和/或储存在目标存储器59内。下载模块74能以用于下载生产控制软件或应用代码62的类似方式来下载可执行代码。所述可执行代码可用于替代应用代码62的一部分和/或可用于增加应用代码的功能性。下载模块74可包括，例如，累积标度和获得工具以及利用闪配置格式，例如ProF。
在生成基于目标的RCP代码期间，主机控制模块64可存取储存在主机存储器56中的各种项目。所述项目可包括功能程序库94，基于目标的RCP系统目标文件100，目标硬件配置选项102，带有属性表106的块程序库104，等等。RTW构造可通过系统目标文件100的规格而设置，其可详细说明TLC配置选项108。基于目标的RCP系统目标文件100提供了生成原型程序模型或基于目标的RCP程序模型的基础。
基于目标的RCP系统目标文件100可与一个或多个生产控制模块连接，其可具有相似的配置。对基于目标的RCP系统目标文档的选择的示例在图5中示出了。基于目标的RCP系统目标文件100可包括目标硬件配置选项102，这些选择的示例在图5中示出了。生产控制模块可具有与用于不同生产目标硬件的不同存储映象连接的存储器。用于目标硬件60的存储器的特殊配置可通过目标硬件选项102详细说明。
块程序库104包括功能块列表，其可在原型程序模型内选择和应用。每个功能块具有一个或一组相关联的功能。功能块的示例可包括阅读块，写入块，增益块，比例积分微分(PID)块，求和块，等等。图示阅读和写入选择功能块的示例在图8中示出了。阅读和写入功能块的示例在图9A和10A示出。
属性表格106包括与块程序库104中每个功能块相关联的属性列表。功能块的属性可由研发人员创建，修改，添加或移除。所述属性可储存在属性文件中且可通过，例如研发人员的下拉窗口选择。属性文件可具有ASAP2文件格式，其描述了由软件标度工具应用的软件对象。功能块的属性可包括，例如，名字，地址，数据类型，等等。作为一个示例，属性表格106可将每个属性与目标存储器59的地址相联系，所述属性的相应值存储在所述地址。当存取属性表格106时可应用属性选择器110。
功能程序库94包括可用于一个或多个可行生产控制模块中的一个的功能表。所述功能涉及由生产控制模块执行的一个或一组任务。基于目标的RCP代码可呼叫执行功能。所述功能可接收和输出值。例如，基于目标的RCP代码57可识别带有接收变量A和B及输出变量C的特殊功能。控制可分枝到与被呼叫功能相关联的第一行代码。第一行代码在目标存储器59中具有相关联的地址，其在可执行代码生成期间由链接器90提供。所述功能可具有基于执行A和B以提供输出C的一组指令，其可返回到执行基于目标的RCP代码的模块。
链接器90允许原型程序应用基础结构程序库功能，其储存在生产控制模块58中和/或目标存储器59和/或构造成应用代码62。生产控制模块58和目标存储器59的功能的应用将基于目标的RCP代码57的长度和目标存储器59的存储应用减少到最小。链接器90提供储存在目标存储器59中的选择功能的地址。链接器90在生成可执行代码之前或期间可具有功能地址。
主机52还可包括原型监测器120。所述原型监测器120可监测生产系统54的运行。所述原型监测器可连接，例如，如图4示出的生产控制模块58的状态输出模块，和/或可监测储存在目标存储器59预定地址中的预选择值。主机控制模块64可提供GUI评价窗口，其图示生产系统54的运行和/或与基于目标的RCP代码57相关联的功能块的I/O状态。所述GUI评价窗口可显示生产系统54的传感器状态，致动器状态，控制模块状态，等等。
在图3中，生产系统54结合生产控制模块58示出。生产控制模块58配置成执行基于目标的RCP代码57且与目标存储器59，传感器150和致动器160连接。生产控制模块58可包括目标控制模块162，应用控制模块164，RCP控制模块166，任务进度程序168和硬件输入和输出(I/O)装置170。目标控制模块162可控制应用控制模块164和RCP控制模块166的操作。
应用控制模块164可执行应用代码。RCP控制模块166可执行原型代码，其包括储存在目标存储器59的转移表170的原型程序。转移表的示例在图11中示出。任务进度程序168继续执行程序和/或列于程序表172上的任务，其存储在目标存储器59中。列表于基于目标的原型程序的基于目标RCP程序窗口示例在图7中示出了。
生产控制模块58可作为数字信号处理器(DSP)操作和/或可包括DSP发动机。生产控制模块58还可包括功能模块174，其保留了储存在目标存储器59的可行功能175列表。功能列表可提供给，例如，基于从主机52接收应用信号的图3中的主机52。
生产控制模块58可包括状况输出模块176，其用于监测传感器150和致动器160的状况，以及目标控制模块162，应用控制模块164和RCP控制模块166的状态。
HWIO装置170可包括界面控制模块178和硬件界面/驱动器180。界面控制模块178在目标控制模块162，应用控制模块164，RCP控制模块166，和硬件界面/驱动器180之间提供界面。硬件界面/驱动器180控制各种致动器160的操作。应用车辆的致动器示例为发动机致动器182，例如燃料喷射器，燃料泵，点火装置，气流控制装置，和其他发动机系统装置。其他发动机系统装置可包括点火线圈，火花塞，节流阀，螺线管，等等。所述致动器160也可包括传动致动器184，排气系统致动器186，内部系统致动器188和其他致动器190。硬件界面/驱动器180也接收传感器信号，其连接到生产控制模块58和/或主机52的各自的控制模块上。用于车辆的传感器信号可包括发动机传感器190，传动传感器192，排气系统传感器194，环境传感器196，和其他传感器198。所述传感器可包括速度传感器，温度传感器，压力传感器，流量传感器，等等。
在图4中，示出了基于目标的RCP流程图，其阐明了原型代码的建立和基于目标的RCP模型的修正。例如，在基于目标的RCP流程中在主机202上生成基于目标的RCP模型或原型模型200。原型模型200包括具有相关输入和输出206的选择块204。所述块204如已设计的，作为默认值设置，或以部分模版或预先存储的模型提供，由研发人员设置和连接。当形成一新的原型模型时，模版和/或已执行的模型可储存或重新从存储器中得到。
当原型模型建立时，原型模型提供给TLC208以生成源代码。所述源代码提供给交叉编译器210以生成执行代码(目标代码)212。所述执行代码212下载(闪存)到生产控制模块214和/或与生产控制模块214连接的目标存储器。所述可执行原型代码212可储存在生产控制模块214和/或目标储存器的保留位置处。所述保留位置可在与应用代码220连接的位置内或可与应用代码220分开储存。执行原型代码212的任务可继续与应用代码220的任务一起执行。执行原型代码212的任务可在应用代码220执行期间被呼叫或可独立于应用代码220执行。
在可执行原型代码212的执行期间，主机202可监测和评价相应生产系统的状态。基于目标的RCP模型可基于生产系统的状态和主机202原型监测器生成的评价输出来修正。所述修正可基于从研发人员接收的输入来执行。
在图5中，示出了用于生成基于目标的RCP模型的初始化窗口250。所述初始化窗口250可包括目录栏252，其允许对一组配置选项进行选择。初始化窗口250包括与目录栏252中RTW标题的选择相连接的选项。RTW配置选项可包括目标选择选项254，文件和可追踪选项256，建造程序选项258，习惯储存类选项260，和只生成代码选项262。
当基于目标的RCP模型建立时选择初始系统目标文件或TLC文件。所述TLC文件详细说明了如何建立原型算法以在特殊生产控制模块或控制器上执行。TLC文件决定了生成的代码的结构。TLC文件可设置生成的代码的格式和类型。TLC文件的示例作为GMPT-otrrcp.tlc来显示和识别。该文件可与预定控制模块的基于目标的RCP连接。所述TLC选项可包括可变值设定选项和模版选择器选项。命令或代码设置可进入到TLC选项域中。例如，变量可通过进入TLC选项域中而成为指定值。
基于目标的RCP程序模型可基于模版生成。模版可在与基于目标的系统目标文件连接的生成文件配置选项中识别。生成文件配置选项可允许研发人员选择模版，其用于生成特殊目标和/或编译器的程序。
在图6中，示出了与生产控制模块连接的用于输入存储器配置的存储器配置窗口260。在目录栏252中，目标硬件标题可在RTW标题下选择。当选择目标硬件标题时，目标硬件标题提供可选择选项，例如，目标存储器，例如生产系统的目标存储器。
可选择选项可包括应用存储器配置选项，模型存储器位置选项，模型存储器部分长度选项，模型RAM位置选项，和模型RAM部分长度选项。研发人员可输入用于存储器配置窗口260中选项的名字，位置和长度。这些标记特殊目标存储器，其储存基于目标RCP代码生成的可执行代码。应用存储器配置选项可通过使用下拉窗口来选择，其列表了可行的生产控制器，为此创建了系统目标文件。其他选项也可通过相应的下拉窗口选择。
在图7中，示出了用于选择基于目标的RCP程序以下载到生产控制模块的基于目标的RCP程序窗口270。基于目标的RCP程序模型的执行可通过由任务进度程序安排进度的功能呼叫来控制，例如任务进度程序168。目标控制模块，应用控制模块和RCP控制模块可具有一系列将被执行的任务，除了与基于目标的RCP程序模型连接的任务。所述任务进度程序可安排与基于RCP程序模型相关联的任务以及与其他程序相关联的任务的进度。所述任务以在生产系统或生产控制模块的软件中以现有可行的速度被安排进度并执行。
子程序进度安排可在目录栏252中的RTW标题下选择。所述子程序可提供程序选项和可行的程序位置。在实施例中示出了，研发人员可以，例如，在选项域中输入原型程序名。所述原型程序名可按需要执行的顺序输入。与原型程序连接的算法或任务可以通过生产控制模块进入到基于目标的RCP程序的方式继续执行。每个程序位置可对应一个专门的执行速度。所述程序可以进入到基于目标的RCP窗口的方式顺序执行或者可基于与每个程序和/或位置相关联的执行速度被安排进度。位置272显示在通过名字标识的程序和/或任务。所述位置可涉及如程序或任务位置。
在图8中，示出了块程序库窗口280。所述块程序库窗口280如示出的，包括阅读功能块282和写入功能块284。基于目标的RCP程序模型可从目标存储器中阅读控制数据及写入控制数据到目标存储器中，其可通过生产控制模块的软件应用。如图9A和10A示出的，研发人员界面可供给阅读和写入块282，284。阅读和写入块282，284的属性可改变应用，例如，图2的属性选择器110。
在图9A和9B中，示出了阐述读取请求的读取窗口290和状态流窗口292。读取功能块为屏蔽子系统，其将在读取功能块的屏蔽中列举的数据属性传递给读取功能，例如GetData。GetData是提供给C代码的自定义功能。生产软件数据属性可传递给GetData功能以执行存储器读取操作。读取功能是一软件钩，其可被建成为一原型运算代码或基于目标的RCP代码。
例如，读取窗口290具有读取地址属性和数据类型属性。读取地址属性可通过研发人员输入且说明生产系统的目标存储器的地址，在那读取控制数据。例如所述地址可为具有或不具有格式化前缀的八位十六进数(例如，0x1234ABCD或1234ABCD，其中0为格式化前缀)。数字型号属性可由研发人员输入且说明控制数据的型号，例如流动或非流动数据。所述属性可传输到读取功能，例如所述GetData功能。
所述状态流动窗口292提供了C代码中的GetData功能状态示例。GetData功能在请求地址(“address”)接收数据。所述GetData功能可规定重新得到的数据的型号尺寸(“typesize”)，最小值(“rangemin”)，和最大值(“rangemax”)和数据是否标记或不被标记(“1”)。被标记的数据涉及正和负的数据。最小值和最大值分别用于限定数字的上限和下限。当所述数据小于最小值时，重新得到的值与最大值相等。“1”显示所述数据被标记，然而“0”实现数据为被标记。
在图10A和10B中，示出了阐述写入请求的写入窗口300和状态流动窗口302。写入功能块为一屏蔽子系统，其将在写入功能块的屏蔽中列举的数据属性传递给写入功能，例如SetData。SetData是提供给C代码的自定义功能。生产软件数据属性可传递给SetData功能以执行存储器写入操作。所述写入功能是一软件钩，其可被建成为一原型运算代码或基于目标的RCP代码。
例如，写入窗口300具有写入地址属性和数据类型属性。写入地址属性可通过研发人员输入且说明生产系统的目标存储器的地址，在那储存控制数据。例如所述地址可为具有或不具有格式化前缀的八位十六进数(例如，0x1234ABCD或1234ABCD，其中0为格式化前缀)。数字型号属性可由研发人员输入且说明控制数据的型号，例如流动或非流动数据。所述属性可传递到写入功能，例如所述SetData功能。
状态流动302窗口提供C代码中的SetData功能状态的示例。SetData功能在所请求的地址(“address”)上储存数据。SetData功能可规定重新得到的数据的型号尺寸(“typesize”)，最小值(“rangemin”)，和最大值(“rangemax”)和数据是否标记或不被标记(“1”)。被标记的数据涉及正和负的数据。最小值和最大值分别用于限定数字的上限和下限。当所述数据小于最小值时，存储值与最小值相等。当所述数据大于最大值时，存储值与最大值相等，1”显示所述数据被标记，然而“0”实现数据为被标记。
在图11中，示出了阐述转移表170′用途的目标存储器59′。目标存储器59′可储存应用代码62′，基于目标的RCP代57′，和转移表170′。所述应用代码62′可涉及和/或包括生产准备代码，其在执行任务时，通过生产控制模块使用。基于目标的RCP代码57′可涉及应用这里披露的基于目标的RCP技术研发和下载到生产控制模块上的代码。基于目标的RCP代码57′可包括一个或多个原型程序，所述程序可独立或相互依耐着运行。基于目标的RCP代码57′可储存在目标存储器59′上的保留位置上且可作为部分应用代码62′储存。
基于目标的RCP代码57′可包括模型呼叫。所述模型呼叫可涉及一子程序，所述子程序呼叫与将要执行的特殊原型算法连接的基于目标RCP程序代码的地址(例如，原型算法1)。例如，生产控制模块可通过一特殊的顺序执行程序。在示出的实施例中，程序2在程序1之后执行。当程序2开始时，模型呼叫子程序查出与将要执行的原型算法连接的地址。控制然后继续执行一开始查找地址的任务。这个可包括执行一个和多个功能，如示出的。例如，第一原型算法1具有任务Taskp1t1，Taskp1t2，…，其中Taskp1t1呼叫第一功能Function1。“call”例如，涉及一“goto”或者传递给与现有任务地址不连续的特殊地址。在呼叫期间，可执行一组命令。在该组命令执行后，控制可回到与在呼叫之前执行的任务连续的任务。
当基于目标的RCP程序研发时，程序储存的地址和程序的代码长度都是未知的。模型呼叫子程序的和转移表的应用允许不同代码长度的基于目标RCP代码储存和执行。每个原型算法的存储位置，第一行代码的地址，和/或基于目标RCP代码的长度可在生成基于目标RCP模型后确定。与原型算法连接的地址可在基于目标RCP程序窗口的任务位置中规定或可预先确定和/或分配到每个任务位置。
模型呼叫子程序可通过RCP控制模型呼叫，例如RCP控制模型166。模型呼叫子程序可在任务进度程序168的程序或任务被执行时呼叫。
图12阐述了基于目标的RCP方法。虽然以下的步骤主要结合图2-11中的实施例描述，但所述步骤可修改以适应本发明的其他实施例。所述方法可开始于步骤400，在步骤402中，基于目标的RCP系统50开始。主机52的主机控制模块64或配置模块66打开配置参数窗口，例如在步骤402A-402C中打开窗口以设置配置参数和/或属性。在步骤402A中，初始化窗口250可被打开以配置用于生成RCP模型的RTW文件。主机控制模块64和/或配置模块66可以从存储在主机存储器56的生产控制模块列表中选择生产控制模块58。属性选项初始化窗口250可被选择，进入，和/或修改。例如，可选择系统目标文件，进入TLC选项，选择基于目标RCP模版，等等。
在步骤402B中，存储器配置窗口260可打开以配置用于特殊目标存储器的RTW文件。可进入，选择和/或修正存储器结构属性，包括选择目标存储器59。在步骤402C中，基于目标RCP程序窗口270可打开以选择基于目标RCP程序和/或任务及所述程序和/或任务被执行的顺序。任务进度表生成器68可生成基于选择顺序的第一任务进度表。
在步骤402D中，其他配置窗口可打开以用于配置其他参数和/或属性的附加属性的进入，选择，和/或修改。其他配置窗口可包括评论窗口，符号窗口，自定义代码窗口，调试窗口，代码型号窗口，模版窗口，数据定位窗口，数据型号置换窗口，和存储器部分窗口。其他配置窗口可在图5-7中的目录栏252中标识。
在步骤404中，RTW窗口打开以用于在功能库94中的功能块的选择和连接以生成基于目标RCP模型。所述功能块可涉及储存在目标存储器59中的功能。研发人员可选择和/或建立功能块以用于研发中的现有的基于目标RCP程序。可连接所述功能块以形成基于目标RCP程序模型，所述基于目标RCP程序模型是一符号模型且代表一种算法和/或数学模型。所述可行的功能块和基于目标RCP模型的建立可基于系统目标文件和TLC选项。这些可通过主机控制模块64决定，其接下来可通过主机控制模块64影响基于目标RCP模型的建立。
属性选择器110可用于选择已被选择功能块的属性。可为每个功能块创建新的属性且然后储存在属性栏106中。在步骤406中生成源代码是基于选择的和创建的属性。
在步骤406中，包括步骤404的基于目标的RCP程序模型的基于目标的RCP程序模型可通过TLC70与任务进度程序一起编译以生成源代码，例如C代码。所述TLC70可仅仅编译基于目标的RCP程序模型或可编译多个基于目标的RCP程序模型。所述TLC70可基于选择的生产控制模块和在步骤402的配置窗口中标识的属性生成源代码。
在步骤408中，交叉编译器72编译源代码以生成目标代码，所述目标代码在生产系统54的生产控制模块58上执行。交叉编译器72可基于选择的生产控制模块58和在步骤402的配置窗口中标识的属性生成目标代码。
在步骤410中，链接器90将源代码中的功能标识符转换成与存储在生产系统54的目标存储器59的功能相关联的功能地址。链接器90可在交叉编译源代码之前或期间转换功能标识符。步骤410可在步骤408之前或期间执行。
在步骤412中，下载模块74执行目标代码的基于目标的下载，从主机52到生产控制模型58和/或目标存储器59。这可包括目标代码闪存到目标存储器59中。所述目标代码可通过通信链接器61从主机52直接下载到生产控制模块58，而不需要用中间计算机或逻辑装置。
在步骤414中，任务进度程序168可基于第一任务进度表生成第二任务进度表。
在步骤416中，目标控制模块162，应用控制模块164，和/或RCP控制模块166基于步骤402C中提供的选择和顺序执行应用代码和目标代码或基于目标的RCP代码。所述应用代码和基于目标的RCP代码可具有连接好的软件环，其都包括一组可执行的指令或代码栏。所述应用控制模块164可执行应用代码。RCP控制模块166可执行基于目标的RCP代码。所述目标控制模块162可基于应用代码和基于目标的RCP程序代码的执行控制生产系统的操作。所述目标控制模块162可基于应用和基于目标的RCP程序代码的执行来控制发动机，变速器，排气系统，车辆电子控制系统，等等的操作。
所述应用控制模块164，目标控制模块162，和基于目标RCP控制模块166可在执行程序和/或任务时，执行模型呼叫。例如，基于目标RCP控制模型166可执行模型呼叫以保留用于执行特殊算法的基于目标的RCP程序代码的地址。基于目标的RCP控制模块166可涉及目标存储器59中的转移表170且然后开始存取在获得的地址上储存的任务。
在步骤418中，状况输出模块176基于步骤416中操作的执行监测致动器160和传感器150的状况。所述状况输出模块176也可监测储存在目标存储器59中各种变量的状态和/或储存在目标存储器59中的预定地址的数据状态。
在步骤420中，状况输出模块176生成状况信号，其传递到主机控制模块64和/或原型监测器120。所述变速器可基于从主机控制模块64和/或原型监测器120中接收的请求信号执行。
在步骤422中，原型监测器120生成状况信号，所述信号可在显示在GUI80上的评价窗口中看到。
在步骤424中，主机控制模块64可基于与状况信号连接的状态信息控制生产控制模块58的操作。例如，主机控制模块64可以改变可变值，所述可变值包括储存在目标存储器59中和通过基于目标RCP代码应用的增益变量。所述主机控制模块64可将控制信号传递到目标控制模块162，请求改变存储在目标存储器59中的数据。
在步骤426中，主机控制模块可评价状况信号和相应的信息且与想要的预定值和范围相比较。当获得想要的测试结果值时，控制可进入步骤428。当状况信号超过预定值或在预定范围之外时，控制可回到步骤402和404中的一个以修正基于目标的RCP模型和/或生成第二基于目标的RCP模型。所述修正和/或生成是基于从状况输出模块176接收的和/或显示在GUI80上的状况信号。步骤424可通过研发人员或通过主机控制模块64开始。主机控制模块64可交互执行包括修正和生成基于目标RCP模型的步骤402-406，直到状况信号在预定范围之内。
以上描述的步骤意味着说明性的示例；所述步骤可在重叠时间期间或根据具体应用以不同顺序连续地，同步地，同时地，持续地被执行。
在这里描述的基于目标RCP技术涉及在各种车辆和系统上的RCP。所述技术涉及在或接近生产环境的目标硬件上执行控制模型(基于目标RCP模型)。所述技术减少了用到RCP的设备，时间，培训和成本。所述技术减少了控制方法的有效时间。
本发明的广义教导能够以多种形式实现。因此，尽管本发明包括特定实施例，本发明真实范围不应该被限制于此，因为通过对附图、说明书以及所附权利要求书的研究，其他改型对于熟练的从业人员来说将会变得明显。

Claims (21)

1.一种基于目标的快速控制原型(RCP)系统，包括：
主机控制模块，其基于在块程序库中选定的功能块生成第一RCP模型；
目标语言编译器，其将所述第一RCP模型转换成源代码；
交叉编译器，其将源代码转换成目标代码；和
下载模块，其执行从主机到生产系统的生产控制模块的目标代码的基于目标的下载，所述主机包括所述主机控制模块、所述目标语言编译器、所述交叉编译器和所述下载模块，而所述生产系统的生产控制模块与所述主机分离。
2.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，其中，目标代码能够由所述生产控制模块执行并且是从所述主机直接下载到所述生产控制模块的。
3.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，还包括原型监测器，该原型监测器与所述生产控制模块连通，并且基于所述生产控制模块对目标代码的执行来监测所述生产系统的状态，
其中，所述主机控制模块基于所述状态控制所述生产控制模块的操作。
4.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，还包括图形用户界面，其中，所述主机控制模块在图形用户界面上显示块窗口，用于选择和连接所述功能块。
5.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，其中，所述主机控制模块基于系统目标文件和目标语言编译器选项生成所述第一RCP模型。
6.如权利要求5所述的基于目标的RCP系统，其中，所述目标语言编译器选项包括可变值设置选项和模版选择器选项中的至少一个。
7.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，还包括链接器，该链接器将所述源代码中的功能标识符转换成与存储在所述生产系统的目标存储器中的功能相关联的功能地址。
8.如权利要求7所述的基于目标的RCP系统，其中，所述链接器在交叉编译源代码期间转换所述功能标识符。
9.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，其中，所述主机控制模块包括实时车间模块，所述实时车间模块基于选定的功能块生成数学模型。
10.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，还包括属性选择器，该属性选择器选择用于选定的功能块中的一个的属性，
其中，与所述一个功能块相关联的代码基于所选择的属性而生成。
11.如权利要求10所述的基于目标的RCP系统，其中，所述属性包括储存在所述生产系统的存储器中的数据的地址和数据类型。
12.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，进一步包括配置模块，所述配置模块从储存在主机存储器中的生产控制模块列表中选择出所述生产控制模块，其中，所述目标语言编译器和所述交叉编译器基于所选择的生产控制模块生成源代码和目标代码。
13.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，进一步包括任务进度表生成器，该任务进度表生成器生成用于包含第一RCP模型的N个RCP模型的任务进度表，其中，N为整数，其中，所述目标语言编译器和所述交叉编译器基于所述任务进度表生成源代码和目标代码。
14.如权利要求1所述的基于目标的RCP系统，进一步包括与所述主机控制模块连通的生产控制模块。
15.如权利要求14所述的基于目标的RCP系统，其中，所述生产控制模型直接从所述主机控制模块接收目标代码。
16.如权利要求14所述的基于目标的RCP系统，其中，所述主机包括原型监测器，并且所述生产控制模块包括与所述原型监测器连通的状态输出模块，
其中，所述原型监测器基于所述生产控制模块对目标代码的执行和所述状态输出模块的输出来监测生产系统的状态，并且
其中，所述主机控制模块基于所述状态生成第二RCP模型。
17.一种生产系统，包括：
存储器，其储存从主机下载的基于目标的快速控制原型(RCP)程序代码；
应用控制模块，其执行应用代码；
如权利要求1至16中任一项所述的基于目标的RCP系统；和
目标控制模块，其与所述应用控制模块和所述基于目标的RCP系统连通并且基于应用代码和目标RCP程序代码的执行来控制生产系统的操作。
18.如权利要求17所述的生产系统，进一步包括任务进度程序，该任务进度程序安排基于目标的RCP程序的执行一包括基于目标的RCP程序代码的执行的进度。
19.如权利要求17所述的生产系统，进一步包括状态输出模块，该状态输出模块监测生产系统的致动器和传感器的状态并生成发送到主机的状态信号。
20.如权利要求17所述的生产系统，其中，所述生产系统包括发动机、变速器、排气系统以及车辆电子控制系统中的至少一个，并且
其中，所述目标控制模块基于对基于目标的RCP程序代码的执行来控制发动机、变速器、排气系统以及车辆电子控制系统中的至少一个的运行。
21.如权利要求18所述的生产系统，其中，所述存储器在存储器转移表中存储基于目标的RCP程序代码的地址，而所述存储器储存目标RCP程序的地址，并且
其中，所述基于目标的RCP系统在执行基于目标的RCP程序代码之前查询所述地址。
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