CN103150451B - 一种仿真系统及仿真系统数据通讯方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种仿真系统及仿真系统数据通讯方法，该系统包括上位机和下位机，所述下位机包括：核心模型模块、与所述核心模型模块非耦合连接的硬件接口、和与所述硬件接口相连接的第一硬件接口管理模块。该方法包括：接收所述核心模型模块通过仿真网络发送的数据；在所述核心模型模块的数据中设置表征所述核心模型模块的第一标识；根据预设的关联信息将所述核心模型模块的数据发送到与所述第一标识相对应的硬件接口。本申请提供的仿真系统实现了核心模型与硬件接口适配模块的解耦，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，可以增强仿真系统的扩展性和灵活性。

Description

一种仿真系统及仿真系统数据通讯方法

技术领域

本发明涉及仿真系统领域，更具体的说，涉及一种仿真系统及仿真系统数据通讯方法。

背景技术

仿真系统，即用于根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型。通过仿真系统的仿真动作可以把一个复杂系统降阶成若干子系统来分析，对一些复杂的随机问题，也可通过仿真系统来顺利地解决预测、分析和评价等。仿真系统一般采用上下位机架构，即上位机软件与下位机仿真的组合。用户在上位机图形化建模软件（如Simulink）上搭建仿真模型，并通过自动代码生成和交叉编译后，将模型下载到下位机的实时操作系统平台上运行，通过下位机提供的硬件接口（包括总线接口及非总线信号接口等）资源完成对外的数据收发。

现有的仿真系统要求在搭建仿真模型时，必须指定模型运行时各变量的输入和输出硬件接口，参照图1所示，通过将核心模型（即仿真模型中除硬件接口之外的数学模型、算法或逻辑部分）与预先封装好的硬件接口适配模块（在图形化建模工具中被称为RTI模块）进行对接，然后作为一个整体进行代码生成、交叉编译和下载运行，也可以借助实时仿真网络（如光纤反射内存网）技术构建多节点的分布式仿真系统架构，但同样需要在仿真模型中指定在实时仿真网络中共享的变量，或者通过核心模型与通讯接口适配模块对接来实现节点间的数据通讯。

然而，对于现有的仿真系统，核心模型和硬件接口适配模块只能作为一个整体对接，当核心模型或硬件接口需要进行修改、更新或扩充时，都需要反复的重新进行代码生成和交叉编译等工作，且核心模型不能单独地管理复用和根据硬件资源灵活部署，当多个核心模型集中运行于同一下位机平台上时，容易出现硬件接口资源冲突等问题，浪费硬件资源。可见，由于现有技术的仿真系统中核心模型与硬件接口适配模块的强耦合关系，限制了仿真系统的扩展性和灵活性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种仿真系统及仿真系统数据通讯方法，以解决现有技术的仿真系统中核心模型与硬件接口适配模块的强耦合关系限制仿真系统扩展性和灵活性的问题。

基于上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本申请提供一种仿真系统，包括上位机、下位机和仿真网络，所述下位机包括：核心模型模块、与所述核心模型模块通过所述仿真网络非耦合连接的硬件接口、和与所述硬件接口相连接的第一硬件接口管理模块，其中：

所述上位机用于对所述核心模型模块进行变量监测、参数控制、和配置所述核心模型模块与所述硬件接口的关联信息；

所述第一硬件接口管理模块用于通过所述仿真网络接收所述核心模型模块的数据并设置表征所述核心模型模块的第一标识，根据所述关联信息将所述核心模型模块的数据发送到与所述第一标识相对应的硬件接口。

优选地，所述下位机还包括：与所述硬件接口相连接的第二硬件接口管理模块，

所述第二硬件接口管理模块用于接收所述硬件接口的数据并设置表征所述硬件接口的第二标识，根据所述关联信息将所述硬件接口的数据发送到所述仿真网络，通过所述仿真网络将所述硬件接口的数据向与所述第二标识相对应的核心模型模块转发。

优选地，所述上位机包括：

监测模块，用于对所述核心模型模块进行变量监测；

控制模块，用于对所述核心模型模块进行参数控制与调整；

配置模块，用于配置所述核心模型模块与所述硬件接口的关联信息。

优选地，所述仿真网络包括：

第一网络接口，所述核心模型模块通过所述第一网络接口接收所述上位机发送的监测指令或控制指令；

第二网络接口，所述核心模型模块在接收到所述监测指令或控制指令后通过所述第二网络接口向所述上位机返回状态信息；

第三网络接口，所述核心模型模块通过所述第三网络接口向所述第一硬件接口管理模块发送数据。

优选地，所述仿真网络还包括：

第四网络接口，所述核心模型模块通过所述第四网络接口接收所述第二硬件接口管理模块发送的数据。

优选地，当所述关联信息中的核心模型模块与硬件接口位于同一网络节点时，所述仿真网络还包括：

第五网络接口，用于所述核心模型模块通过内部通讯机制向所述第一硬件接口管理模块发送数据；

第六网络接口，用于所述核心模型模块接收所述第二硬件接口管理模块通过内部通讯机制发送的数据。

本申请还提供一种仿真系统数据通讯方法，应用于具有上位机、下位机和仿真网络的仿真系统中，所述下位机包括：核心模型模块、与所述核心模型模块通过所述仿真网络非耦合连接的硬件接口，该方法包括：

接收所述核心模型模块通过所述仿真网络发送的数据；

在所述核心模型模块的数据中设置表征所述核心模型模块的第一标识；

根据预设的关联信息将所述核心模型模块的数据发送到与所述第一标识相对应的硬件接口。

优选地，还包括：

接收所述硬件接口发送的数据；

在所述硬件接口的数据中设置表征所述硬件接口的第二标识；

根据预设的关联信息将所述硬件接口的数据发送到所述仿真网络，通过所述仿真网络将所述硬件接口的数据向与所述第二标识相对应的核心模型模块转发。

优选地，当所述关联信息中的核心模型模块与硬件接口位于同一网络节点时，还包括：

接收所述核心模型模块通过内部通讯机制发送的数据；

在所述核心模型模块的数据中设置表征所述核心模型模块的第一标识；

根据预设的关联信息将所述核心模型模块的数据发送到与所述第一标识相对应的硬件接口。

优选地，当所述关联信息中的核心模型模块与硬件接口位于同一网络节点时，还包括：

接收所述硬件接口发送的数据；

在所述硬件接口的数据中设置表征所述硬件接口的第二标识；

根据预设的关联信息将所述硬件接口的数据通过内部通讯机制将所述硬件接口的数据向与所述第二标识相对应的核心模型模块发送。

应用上述技术方案，本申请提供的仿真系统核心模型与硬件接口之间通过仿真网络实现相互间的数据收发和数据共享，仿真网络与硬件接口之间通过硬件接口管理模块实现通讯，仿真网络对核心模型和硬件接口进行解耦，硬件接口管理模块基于上位机配置生成的核心模型与硬件接口的关联信息实现双向的数据收发功能，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，而是通过仿真网络完成数据收发和数据共享。

与现有的仿真系统相比，本申请提供的仿真系统具备以下有益效果：核心模型和硬件接口适配模块不再作为一个整体对接，所有的核心模型与硬件接口管理模块均独立运行，且可以根据需要进行集中式或分布式部署；核心模型可独立进行调试，当对模型增加、调整或扩充硬件接口时，核心模型可完全直接复用，不需要重新生成代码及编译；在硬件接口不变的情况下，对核心模型进行修改、升级或替换时，不会对硬件接口相关模块及配置信息造成影响。

因此，由于本申请提供的仿真系统实现了核心模型与硬件接口适配模块的解耦，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，可以增强仿真系统的扩展性和灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的仿真仿真系统结构示意图；

图2为本申请提供的一种仿真系统结构示意图；

图3为本申请提供的另一种仿真系统结构示意图；

图4为本申请提供的又一种仿真系统结构示意图；

图5为本申请提供的一种仿真系统数据通讯方法流程图；

图6为本申请提供的另一种仿真系统数据通讯方法流程图；

图7为本申请提供的又一种仿真系统数据通讯方法流程图；

图8为本申请提供的又一种仿真系统数据通讯方法流程图；

图9为本申请实施例提供的一种上位机结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种仿真网络结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种仿真网络结构示意图；

图12为本申请实施例提供的又一种仿真网络结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的主要思想之一可以包括：仿真系统核心模型与硬件接口之间通过仿真网络实现相互间的数据收发和数据共享，仿真网络与硬件接口之间通过硬件接口管理模块实现通讯，仿真网络对核心模型和硬件接口进行解耦，硬件接口管理模块基于上位机配置生成的核心模型与硬件接口的关联信息实现双向的数据收发功能，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，而是通过仿真网络完成数据收发和数据共享。

实施例一：

图2为本申请提供的一种仿真系统结构示意图。

参照图2所示，本申请实施例提供的一种仿真系统，包括上位机1、下位机2和仿真网络3，所述下位机2包括：核心模型模块21、与所述核心模型模块通过仿真网络非耦合连接的硬件接口22、和与所述硬件接口相连接的第一硬件接口管理模块23，其中：

上位机1用于对核心模型模块21进行变量监测、参数控制、和配置核心模型模块21与硬件接口22的关联信息；

第一硬件接口管理模块23用于通过仿真网络3接收核心模型模块21的数据并设置表征核心模型模块21的第一标识，根据关联信息将核心模型模块21的数据发送到与第一标识相对应的硬件接口22。

在本申请实施例中，上位机不仅要完成核心模型的启停步控制、变量监控和在线调参等功能，还需要具备核心模型到硬件接口的配置功能，即识别仿真系统中所有可用的硬件接口资源、建立仿真模型中的数据与硬件接口资源的关联关系，并生成配置信息。

图9为本申请实施例提供的一种上位机结构示意图，参照图9所示，这里的上位机1可以包括：监测模块11，用于对核心模型模块21进行变量监测；控制模块12，用于对核心模型模块21进行参数控制与调整；配置模块13，用于配置核心模型模块21与硬件接口22的关联信息。

上位机1运行有人机交互软件操作页面，在操作页面上可以显示下位机2的运行状态以及各种控制命令，用户通过上位机1操作页面上提供的信息，可以实时监控下位机2的运行状态，并发送控制命令控制下位机2进行状态切换。

在实际应用中，上位机1操作页面上可以设置有对应不同控制命令的不同按钮，提供用户选择不同的控制命令。在本实施例中，控制命令可以包括：初始化命令、启动命令、恢复命令、停止命令、暂停命令等控制命令，当用户点击相应的按钮，则上位机1将该按钮对应的状态控制命令发出。

应用上述技术方案，下位机2能够将当前的状态信息返回至上位机1，可以实现上位机1实时监控下位机2的功能。下位机2不仅仅可以将状态信息返回至一个上位机，还可将状态信息发送至所有上位机，同步更新所有上位机中显示的下位机核心模型状态信息，实现对所有上位机状态的同步更新。

在本申请实施例中，核心模型与硬件接口之间通过仿真网络实现相互间的数据收发和数据共享。仿真网络采用开放式的通讯协议实现，并且具备跨平台（支持Windows、Linux、VxWorks等多种操作系统）和跨语言（支持C/C++和JAVA等多种计算机语言）实现的特性，通过仿真网络可以对核心模型和硬件接口进行解耦，他们相互间不再直接连接，而是通过仿真网络完成数据收发。

图10为本申请实施例提供的一种仿真网络结构示意图，参照图10所示，在本申请实施例中，仿真网络3包括：第一网络接口31，核心模型模块21通过第一网络接口31接收上位机1发送的监测指令或控制指令；第二网络接口32，核心模型模块21在接收到监测指令或控制指令后通过第二网络接口32向上位机1返回状态信息；第三网络接口33，核心模型模块21通过第三网络接口33向第一硬件接口管理模块23发送数据。

仿真网络协议可以自动适应收发两端软件模块（核心模型或硬件接口管理软件）的部署情况，当部署于不同节点时，数据收发通过节点间的物理网络（如以太网或光纤反射内存网等）进行通讯。

在本申请实施例中，仿真网络3与硬件接口22之间的通讯由硬件接口管理软件来实现，第一硬件接口管理模块23设置在下位机2的接口处，且可以执行上述控制命令和各种指令的传输，当接收到上位机1发送的控制命令时，可以将该命令传输给下位机2的硬件接口22，从而控制下位机2完成动作控制及状态切换，同时，它还可以基于上位机软件生成的配置信息实现数据收发功能，即：从仿真网络3上接收特定的数据，并从相应的硬件接口通道发送。

应用上述技术方案，上位机1与下位机2之间的数据通讯通过仿真网络3实现，多个上位机1发送向多个下位机2发送数据时，只需利用仿真网络3将数据发送至关联信息中相应的下位机2，便完成发送数据至下位机2的过程，不再拘束于上位机1与下位机2之间的通讯协议，且由于上位机1对于核心模型与硬件接口的关联信息可以实时配置，因此能够实现上位机1和下位机2的随时添加与删除。

需要说明的是：当上位机1与下位机2之间建立一一对应的通讯机制时，仿真网络3直接将核心模型的数据发送至相应的硬件接口。

在本申请实施例中，上位机1和下位机2均分布在仿真网络3中，并通过仿真网络3进行通信。第一硬件接口管理模块23接收到核心模型模块21的数据后，会设置表征核心模型模块21的第一标识，然后根据上位机1配置的关联信息直接匹配下位机2的硬件接口22，将核心模型模块21的数据发送到与第一标识相对应的硬件接口22。

其中，第一标识用于对仿真网络3中传输的数据进行区分，可以采用自然数作为ID，上下位机软件所用的ID相同的数据即为同一数据，在实际使用时，第一标识也可以包括表示下位机2属性的序列号或自然数ID，上下位机软件采用预设的相对应数据或相同ID的数据即为同一数据。例如，设置不同的上位机1的序列号为U00X，下位机2的序列号为D00X，X为1、2、3等自然数，U001表示序列号为1的上位机，D00X表示序列号为1的下位机，多个上位机1或下位机2通过不同的序列号进行区分。第一硬件接口管理模块23在接收到数据进行发送之前，会根据数据来源添加标识，这种标识可以包括上述序列号，然后根据上位机1配置的关联信息直接根据该序列号信息匹配下位机2的硬件接口22，找到与上位机1序列号相对应的下位机2的序列号，在本申请实施例中即为找到与第一标识相对应的硬件接口22，然后将核心模型模块21的数据发送到与第一标识相对应的硬件接口22。

需要说明的是，在仿真网络中可以建立上位机1到下位机2之间的通讯机制，该通讯机制可以是多个上位机1对应多个下位机2进行通讯的通讯机制，也可以是一个上位机1对应多个下位机2进行通讯的通讯机制，还可以是一个上位机1对应一个下位机2进行通讯的通讯机制。本申请对于基于仿真网络的上位机1到下位机2之间的通讯机制的类型不做限定，凡是依据本思想由仿真网络实现的由上位机1到下位机2之间的通讯机制，都属于本申请的保护范围。

实施例二：

图3为本申请提供的另一种仿真系统结构示意图。

参照图3所示，基于实施例一所述的仿真系统，本申请实施例提供的仿真系统在下位机2中还包括：与硬件接口22相连接的第二硬件接口管理模块24，

第二硬件接口管理模块24用于接收硬件接口22的数据并设置表征硬件接口22的第二标识，根据关联信息将硬件接口22的数据发送到仿真网络3，通过仿真网络3将硬件接口22的数据向与第二标识相对应的核心模型模块21转发。

图11为本申请实施例提供的另一种仿真网络结构示意图，参照图11所示，在本申请实施例中，仿真网络3除包括实施例一中的：第一网络接口31、第二网络接口32和第三网络接口33之外，还包括：第四网络接口34，核心模型模块21通过第四网络接口34接收第二硬件接口管理模块24发送的数据。

在本申请实施例中，第二硬件接口管理模块24用于实现硬件接口22数据向核心模型模块21的发送，下位机1的硬件接口22接收到来自核心模型模块21的数据后，或者需要将自身的数据主动上传时，需要将自身的数据向核心模型模块21返回或发送，此时第二硬件接口管理模块24在该数据中添加第二标识，并依据关联信息找到与第二标识相匹配的核心模型模块21，将数据发送至匹配到的核心模型模块21。

其中，第二标识可以包括表示下位机2属性的序列号或自然数ID，上下位机软件采用预设的相对应数据或相同ID的数据即为同一数据。例如，设置不同的上位机1的序列号为U00X，下位机2的序列号为D00X，X为1、2、3等自然数，U001表示序列号为1的上位机1，D00X表示序列号为1的下位机2，多个上位机1或下位机2通过不同的序列号进行区分。第二硬件接口管理模块24在接收到数据进行发送之前，会根据数据来源添加标识，这种标识可以包括上述序列号，然后根据上位机1配置的关联信息直接根据该序列号信息匹配上位机1的核心模型模块21，找到与下位机2序列号相对应的上位机1的序列号，在本申请实施例中即为找到与第二标识相对应的核心模型模块21，然后将硬件接口22的数据发送到与第二标识相对应的核心模型模块21。

需要说明的是，这里的第二硬件接口管理模块24可以与实施例一中的第一硬件接口管理模块23为同一模块，此时这里的序号只代表该同一模块实现的不同功能，也可以为不同模块，此时这里的序号只是为了对不同模块功能进行区分，并无顺序性的指代作用，本申请对此不作任何限定。

实施例三：

图4为本申请提供的又一种仿真系统结构示意图。

参照图4所示，在本申请实施例中，当所述关联信息中的核心模型模块21与硬件接口22位于同一网络节点时，图12为本申请实施例提供的另一种仿真网络结构示意图，参照图12所示，仿真系统中的仿真网络3还包括：

第五网络接口35，用于核心模型模块21通过内部通讯机制向第一硬件接口管理模块23发送数据；

第六网络接口36，用于核心模型模块21接收第二硬件接口管理模块24通过内部通讯机制发送的数据。

仿真网络协议可以自动适应收发两端软件模块（核心模型或硬件接口管理软件）的部署情况。当部署于不同节点时，数据收发通过节点间的物理网络（如以太网或光纤反射内存网等）进行通讯；当部署于同一节点内时，数据收发通过操作系统提供的进程间通讯机制（如共享内存或管道等）实现。

本申请实施例提供的仿真系统可扩展性强，且完全兼容现有的仿真系统架构，适用于现有的仿真系统的所有使用场景，在不需要更改核心模型和硬件接口管理软件代码的情况下，仿真网络协议可同样适用于以下几种情况：核心模型与核心模型之间的直接通讯、其他软件模块与硬件接口管理软件之间的通讯、核心模型与其他软件模块或其他仿真系统进行联合仿真时相互之间的通讯。

在现有技术中，由于核心模型与硬件接口适配模块的强耦合关系，限制了仿真系统的扩展性和灵活性。具体体现在：核心模型和硬件接口适配模块是一个整体，核心模型不能单独地管理和复用；不能够根据硬件资源的情况，对核心模型进行灵活的部署；当核心模型或硬件接口需要进行修改、更新或扩充时，都需要反复的重新进行代码生成和交叉编译等工作；受实时仿真网络的节点数量、带宽和延迟等的限制，大规模的分布式仿真系统较难实现，且比较浪费硬件资源；分布式仿真系统中各仿真模型的时钟同步较难保证；多个模型集中运行于同一下位机平台上时，容易出现硬件接口资源冲突等问题。

而与现有的仿真系统相比，本申请实施例提供的仿真系统具备以下优点：所有的核心模型与硬件接口管理软件均独立运行，且可以根据需要进行集中式或分布式部署；核心模型可独立进行调试，当对模型增加、调整或扩充硬件接口时，核心模型可完全直接复用，不需要重新生成代码及编译；在硬件接口不变的情况下，对核心模型进行修改、升级或替换时，不会对硬件接口相关软件模块及配置信息造成影响；采用高性能并行计算平台集中运行核心模型，可以满足大规模系统仿真的需要；完全兼容现有的仿真系统架构，适用于现有的仿真系统的所有使用场景；易于对系统进行扩展和二次开发，或与其他软件或系统实现联合仿真。

本申请提供的仿真系统核心模型与硬件接口之间通过仿真网络实现相互间的数据收发和数据共享，仿真网络与硬件接口之间通过硬件接口管理模块实现通讯，仿真网络对核心模型和硬件接口进行解耦，硬件接口管理模块基于上位机配置生成的核心模型与硬件接口的关联信息实现双向的数据收发功能，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，而是通过仿真网络完成数据收发和数据共享。

与现有的仿真系统相比，本申请提供的仿真系统具备以下有益效果：核心模型和硬件接口适配模块不再作为一个整体对接，所有的核心模型与硬件接口管理模块均独立运行，且可以根据需要进行集中式或分布式部署；核心模型可独立进行调试，当对模型增加、调整或扩充硬件接口时，核心模型可完全直接复用，不需要重新生成代码及编译；在硬件接口不变的情况下，对核心模型进行修改、升级或替换时，不会对硬件接口相关模块及配置信息造成影响。

因此，由于本申请提供的仿真系统实现了核心模型与硬件接口适配模块的解耦，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，可以增强仿真系统的扩展性和灵活性。

实施例四：

图5为本申请提供的一种仿真系统数据通讯方法流程图。

本申请还提供一种仿真系统数据通讯方法。

参照图5所示，本申请实施例提供的一种仿真系统数据通讯方法，应用于具有上位机、下位机和仿真网络的仿真系统中，所述下位机包括：核心模型模块、与所述核心模型模块通过仿真网络非耦合连接的硬件接口，其特征在于，该方法包括：

步骤S100：接收核心模型模块通过仿真网络发送的数据；

步骤S200：在核心模型模块的数据中设置表征核心模型模块的第一标识；

步骤S300：根据预设的关联信息将核心模型模块的数据发送到与第一标识相对应的硬件接口。

在本申请实施例中，预设的关联信息是通过上位机配置实现的，上位机不仅要完成核心模型的启停步控制、变量监控和在线调参等功能，还需要具备核心模型到硬件接口配置功能，即识别仿真系统中所有可用的硬件接口资源、建立仿真模型中的数据与硬件接口资源的关联关系，并生成配置信息。

这里的上位机可以包括：监测模块，用于对所述核心模型模块进行变量监测；控制模块，用于对所述核心模型模块进行参数控制与调整；配置模块，用于配置所述核心模型模块与所述硬件接口的关联信息。

上位机运行有人机交互软件操作页面，在操作页面上可以显示下位机的运行状态以及各种控制命令，用户通过上位机操作页面上提供的信息，可以实时监控下位机的运行状态，并发送控制命令控制下位机进行状态切换。

在实际应用中，上位机操作页面上可以设置有对应不同控制命令的不同按钮，提供用户选择不同的控制命令。在本实施例中，控制命令可以包括：初始化命令、启动命令、恢复命令、停止命令、暂停命令等控制命令，当用户点击相应的按钮，则上位机将该按钮对应的状态控制命令发出。

应用上述技术方案，下位机能够将当前的状态信息返回至上位机，可以实现上位机实时监控下位机的功能。下位机不仅仅可以将状态信息返回至一个上位机，还可将状态信息发送至所有上位机，同步更新所有上位机中显示的下位机核心模型状态信息，实现对所有上位机状态的同步更新。

在本申请实施例中，核心模型与硬件接口之间通过仿真网络实现相互间的数据收发和数据共享。仿真网络采用开放式的通讯协议实现，并且具备跨平台（支持Windows、Linux、VxWorks等多种操作系统）和跨语言（支持C/C++和JAVA等多种计算机语言）实现的特性，通过仿真网络可以对核心模型和硬件接口进行解耦，他们相互间不再直接连接，而是通过仿真网络完成数据收发。

仿真网络协议可以自动适应收发两端软件模块（核心模型或硬件接口管理软件）的部署情况，当部署于不同节点时，数据收发通过节点间的物理网络（如以太网或光纤反射内存网等）进行通讯。

在本申请实施例中，仿真网络与硬件接口之间的通讯由硬件接口管理软件来实现，硬件接口管理模块设置在下位机的接口处，且可以执行上述控制命令和各种指令的传输，当接收到上位机发送的控制命令时，可以将该命令传输给下位机硬件接口，从而控制下位机完成动作控制及状态切换，同时，它还可以基于上位机软件生成的配置信息实现数据收发功能，即：从仿真网络上接收特定的数据，并从相应的硬件接口通道发送。

应用上述技术方案，上位机与下位机之间的数据通讯通过仿真网络实现，多个上位机发送向多个下位机发送数据时，只需利用仿真网络将数据发送至关联信息中相应的下位机，便完成发送数据至下位机的过程，不再拘束于上位机与下位机之间的通讯协议，且由于上位机对于核心模型与硬件接口的关联信息可以实时配置，因此能够实现上位机和下位机的随时添加与删除。

需要说明的是：当上位机与下位机之间建立一一对应的通讯机制时，仿真网络直接将核心模型的数据发送至相应的硬件接口。

在本申请实施例中，上位机和下位机均分布在仿真网络中，并通过仿真网络进行通信。第一硬件接口管理模块接收到核心模型模块的数据后，会设置表征核心模型模块的第一标识，然后根据上位机配置的关联信息直接匹配下位机的硬件接口，将核心模型模块的数据发送到与第一标识相对应的硬件接口。

其中，第一标识可以包括表示下位机属性的序列号或自然数ID，上下位机软件采用预设的相对应数据或相同ID的数据即为同一数据。例如，设置不同的上位机的序列号为U00X，下位机的序列号为D00X，X为1、2、3等自然数，U001表示序列号为1的上位机，D00X表示序列号为1的下位机，多个上位机或下位机通过不同的序列号进行区分。第一硬件接口管理模块在接收到数据进行发送之前，会根据数据来源添加标识，这种标识可以包括上述序列号，然后根据上位机配置的关联信息直接根据该序列号信息匹配下位机的硬件接口，找到与上位机序列号相对应的下位机的序列号，在本申请实施例中即为找到与第一标识相对应的硬件接口，然后将核心模型模块的数据发送到与第一标识相对应的硬件接口。

需要说明的是，在仿真网络中可以建立上位机到下位机之间的通讯机制，该通讯机制可以是多个上位机对应多个下位机进行通讯的通讯机制，也可以是一个上位机多个下位机进行通讯的通讯机制，还可以是一个上位机对应一个下位机进行通讯的通讯机制。本申请对于基于仿真网络的上位机到下位机之间的通讯机制的类型不做限定，凡是依据本思想由仿真网络实现的由上位机到下位机之间的通讯机制，都属于本申请的保护范围。

实施例五：

图6为本申请提供的另一种仿真系统数据通讯方法流程图。

参照图6所示，本申请实施例提供的一种仿真系统数据通讯方法，在实施例四的基础之上，还包括：

步骤S400：接收硬件接口发送的数据；

步骤S500：在所述硬件接口的数据中设置表征硬件接口的第二标识；

步骤S600：根据预设的关联信息将硬件接口的数据发送到仿真网络，通过仿真网络将硬件接口的数据向与第二标识相对应的核心模型模块转发。

在本申请实施例中，下位机硬件接口接收到来自核心模型的数据后，或者需要将自身的数据主动上传时，需要将自身的数据向核心模型返回或发送，此时在该数据中添加第二标识，并依据关联信息找到与第二标识相匹配的核心模型，将数据发送至匹配到的核心模型。

其中，第二标识可以包括表示下位机属性的序列号或自然数ID，上下位机软件采用预设的相对应数据或相同ID的数据即为同一数据。例如，设置不同的上位机的序列号为U00X，下位机的序列号为D00X，X为1、2、3等自然数，U001表示序列号为1的上位机，D00X表示序列号为1的下位机，多个上位机或下位机通过不同的序列号进行区分。在接收到数据进行发送之前，会根据数据来源添加标识，这种标识可以包括上述序列号，然后根据上位机配置的关联信息直接根据该序列号信息匹配上位机的核心模型，找到与下位机序列号相对应的上位机的序列号，在本申请实施例中即为找到与第二标识相对应的核心模型，然后将硬件接口的数据发送到与第二标识相对应的核心模型。

实施例六：

图7为本申请提供的又一种仿真系统数据通讯方法流程图。

参照图7所示，当所述关联信息中的核心模型模块与硬件接口位于同一网络节点时，在实施例四的基础之上，该方法还包括：

步骤S700：接收核心模型模块通过内部通讯机制发送的数据；

步骤S800：在核心模型模块的数据中设置表征核心模型模块的第一标识；

步骤S900：根据预设的关联信息将核心模型模块的数据发送到与第一标识相对应的硬件接口。

同理，图8为本申请提供的又一种仿真系统数据通讯方法流程图。

参照图8所示，在实施例五的基础之上，该方法还包括：

步骤S1000：接收硬件接口发送的数据；

步骤S1100：在硬件接口的数据中设置表征硬件接口的第二标识；

步骤S1200：根据预设的关联信息将硬件接口的数据通过内部通讯机制将硬件接口的数据向与第二标识相对应的核心模型模块发送。

仿真网络协议可以自动适应收发两端软件模块（核心模型或硬件接口管理软件）的部署情况。当部署于不同节点时，数据收发通过节点间的物理网络（如以太网或光纤反射内存网等）进行通讯；当部署于同一节点内时，数据收发通过操作系统提供的进程间通讯机制（如共享内存或管道等）实现。

本申请实施例提供的仿真系统数据通讯方法可扩展性强，且完全兼容现有的仿真系统架构，适用于现有的仿真系统的所有使用场景，在不需要更改核心模型和硬件接口管理软件代码的情况下，仿真网络协议可同样适用于以下几种情况：核心模型与核心模型之间的直接通讯、其他软件模块与硬件接口管理软件之间的通讯、核心模型与其他软件模块或其他仿真系统进行联合仿真时相互之间的通讯。

本申请提供的仿真系统数据通讯方法，核心模型与硬件接口之间通过仿真网络实现相互间的数据收发和数据共享，仿真网络与硬件接口之间通过硬件接口管理模块实现通讯，仿真网络对核心模型和硬件接口进行解耦，硬件接口管理模块基于上位机配置生成的核心模型与硬件接口的关联信息实现双向的数据收发功能，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，而是通过仿真网络完成数据收发和数据共享。

与现有的仿真系统数据通讯方法相比，本申请提供的仿真系统数据通讯方法具备以下有益效果：核心模型和硬件接口适配模块不再作为一个整体对接，所有的核心模型与硬件接口管理模块均独立运行，且可以根据需要进行集中式或分布式部署；核心模型可独立进行调试，当对模型增加、调整或扩充硬件接口时，核心模型可完全直接复用，不需要重新生成代码及编译；在硬件接口不变的情况下，对核心模型进行修改、升级或替换时，不会对硬件接口相关模块及配置信息造成影响。

因此，由于本申请提供的仿真系统数据通讯方法实现了核心模型与硬件接口适配模块的解耦，使得核心模型和硬件接口不再直接连接，可以增强仿真系统的扩展性和灵活性。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种仿真系统及仿真系统数据通讯方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种仿真系统，其特征在于，包括上位机、下位机和仿真网络，所述下位机包括：核心模型模块、与所述核心模型模块通过所述仿真网络非耦合连接的硬件接口、和与所述硬件接口相连接的第一硬件接口管理模块，其中：

所述仿真网络采用开放式的通讯协议实现，所述仿真网络自动适应核心模型或硬件接口管理软件的部署情况，当部署于不同节点时，数据收发通过节点间的物理网络进行通讯，当部署于同一节点内时，数据收发通过操作系统提供的进程间通讯机制实现；

所述上位机用于对所述核心模型模块进行变量监测、参数控制、和配置所述核心模型模块与所述硬件接口的关联信息；

所述第一硬件接口管理模块用于通过所述仿真网络接收所述核心模型模块的数据并设置表征所述核心模型模块的第一标识，根据所述关联信息将所述核心模型模块的数据发送到与所述第一标识相对应的硬件接口。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下位机还包括：与所述硬件接口相连接的第二硬件接口管理模块，

所述第二硬件接口管理模块用于接收所述硬件接口的数据并设置表征所述硬件接口的第二标识，根据所述关联信息将所述硬件接口的数据发送到所述仿真网络，通过所述仿真网络将所述硬件接口的数据向与所述第二标识相对应的核心模型模块转发。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机包括：

监测模块，用于对所述核心模型模块进行变量监测；

控制模块，用于对所述核心模型模块进行参数控制与调整；

配置模块，用于配置所述核心模型模块与所述硬件接口的关联信息。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仿真网络包括：

第一网络接口，所述核心模型模块通过所述第一网络接口接收所述上位机发送的监测指令或控制指令；

第二网络接口，所述核心模型模块在接收到所述监测指令或控制指令后通过所述第二网络接口向所述上位机返回状态信息；

第三网络接口，所述核心模型模块通过所述第三网络接口向所述第一硬件接口管理模块发送数据。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述仿真网络还包括：

第四网络接口，所述核心模型模块通过所述第四网络接口接收所述第二硬件接口管理模块发送的数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述关联信息中的核心模型模块与硬件接口位于同一网络节点时，所述仿真网络还包括：

第五网络接口，用于所述核心模型模块通过内部通讯机制向所述第一硬件接口管理模块发送数据；

第六网络接口，用于所述核心模型模块接收所述第二硬件接口管理模块通过内部通讯机制发送的数据。

7.一种仿真系统数据通讯方法，其特征在于，应用于具有上位机、下位机和仿真网络的仿真系统中，所述下位机包括：核心模型模块、与所述核心模型模块通过所述仿真网络非耦合连接的硬件接口，所述仿真网络采用开放式的通讯协议实现，所述仿真网络自动适应核心模型或硬件接口管理软件的部署情况，当部署于不同节点时，数据收发通过节点间的物理网络进行通讯，当部署于同一节点内时，数据收发通过操作系统提供的进程间通讯机制实现；该方法包括：

接收所述核心模型模块通过所述仿真网络发送的数据；

在所述核心模型模块的数据中设置表征所述核心模型模块的第一标识；

根据预设的关联信息将所述核心模型模块的数据发送到与所述第一标识相对应的硬件接口。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述硬件接口发送的数据；

在所述硬件接口的数据中设置表征所述硬件接口的第二标识；

根据预设的关联信息将所述硬件接口的数据发送到所述仿真网络，通过所述仿真网络将所述硬件接口的数据向与所述第二标识相对应的核心模型模块转发。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述关联信息中的核心模型模块与硬件接口位于同一网络节点时，还包括：

接收所述核心模型模块通过内部通讯机制发送的数据；

在所述核心模型模块的数据中设置表征所述核心模型模块的第一标识；

根据预设的关联信息将所述核心模型模块的数据发送到与所述第一标识相对应的硬件接口。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述关联信息中的核心模型模块与硬件接口位于同一网络节点时，还包括：

接收所述硬件接口发送的数据；

在所述硬件接口的数据中设置表征所述硬件接口的第二标识；

根据预设的关联信息将所述硬件接口的数据通过内部通讯机制将所述硬件接口的数据向与所述第二标识相对应的核心模型模块发送。