CN104678776B - 一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法，包括以下步骤：在仿真工控机的仿真软件中建立多个软件层，使其能够在连接便携计算机以及、通过电气信号转接盒连接机器人控制系统计算机的两种仿真模式之间进行切换，实现全数字或半物理仿真。本专利可在保证仿真工控机软件及海洋机器人智能控制软件整体架构稳定的条件下，通过硬件替换实现兼容半物理/全数字仿真的功能，并使全数字仿真与半物理仿真具有极大的等效性，为保障自主海洋机器人智能控制软件的正确性和有效性提供有效验证手段。

Description

一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法

技术领域

本发明涉及一种用于自主海洋机器人的兼容半物理/全数字仿真模式的仿真系统设计方法，具体的说是采用面向对象的模块化软件设计开发技术，结合虚拟机技术并通过局部硬件替换，构建兼容半物理和全数字两种模式的虚拟运行环境并使自主海洋机器人的智能控制软件在这个虚拟环境中执行，进而使自主海洋机器人的智能控制软件在进行实航试验前得到充分验证的仿真方法。

背景技术

以往的自主海洋机器人通常采用半物理的方式构建仿真系统，并通过半物理仿真的手段来验证其智能控制软件的正确性和有效性，虽然这种仿真具有验证全面、有效的优点，但整个仿真系统体积较大，信号连接线路复杂，随着研制阶段的进展，仿真验证工作重点的转移，其使用不便的缺点逐渐显露。针对半物理仿真的不足，出现了使用全数字方式构建仿真系统的技术，从而大幅度减小了仿真系统的体积并提高了使用便利性，但这种全数字仿真模式下所验证的海洋机器人智能控制软件和所使用的仿真工控机软件都是经过裁剪的软件，它们的整体结构和功能与实际使用及半物理仿真使用的软件差异较大，只能用于验证特定的功能或方法，与半物理方式相比其仿真验证的全面性及有效性大大降低。为了结合半物理仿真和全数字仿真的优点，避免它们的不足，需要形成一种新的仿真系统设计方法，以便根据实际需要或研制阶段的不同灵活方便的使用不同的仿真技术，并使它们具有极大的等效性。

专利内容

为了克服目前自主海洋机器人仿真方法的不足，本专利提供了一种用于自主海洋机器人的兼容半物理/全数字仿真模式的仿真系统设计方法。

本专利采用的技术方案是：一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法，包括以下步骤：

一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法，包括以下步骤：

在仿真工控机的仿真软件中建立多个软件层，使其能够在连接便携计算机以及、通过电气信号转接盒连接机器人控制系统计算机的两种仿真模式之间进行切换，实现全数字或半物理仿真。

所述建立多个软件层具体为依次建立虚拟设备层、通信层、虚拟电气信号转接盒；

建立虚拟设备层具体为建立多个虚拟设备对象，模拟实际机器人所安装的设备和传感器功能；所述虚拟设备层通过通信层接收便携计算机或海洋机器人控制系统计算机发来的控制信息，并发送至动力及运动学模型；还接收由动力及运动学模型得到的传感器信息，并发送至通信层；

建立通信层具体为建立多个信道对象，实现虚拟设备对象与便携计算机或机器人控制系统计算机之间的通信；所述通信层接收便携计算机或机器人控制系统计算机发来的控制信息，并发送至多个虚拟设备对象；所述通信层还接收多个虚拟设备对象的反馈信息，并发送至便携计算机或机器人控制系统计算机；

建立虚拟电气信号转接盒具体为建立其内部包含两组网络信道对象的虚拟设备，一组网络信道对象与通信层中的多个信道对象通信，另一组与便携计算机通信；所述虚拟电气信号转接盒进行模拟实际电气信号转接盒的信号转接以及数据格式转换的功能。

所述通信层接收便携计算机或机器人控制系统计算机发来的控制信息中，接收便携计算机发来的控制信息具体为：所述通信层通过虚拟电气信号转接盒将便携计算机发来的控制信息转发至与半物理仿真时相应的虚拟设备对象。

所述通信层还接收多个虚拟设备对象的反馈信息，并发送至便携计算机具体为：接收多个虚拟设备对象的反馈信息，并经虚拟电气信号转接盒发送至便携计算机。

所述便携计算机和机器人控制系统计算机的控制软件中驱动层内均包括两组接口函数，其中一组接口函数用于半物理仿真时与仿真工控机中的通信层进行通信，另一组接口函数用于全数字仿真时，通过仿真工控机中的虚拟电气信号转接盒与通信层进行通信。

本方法具有以下有益效果及优点：

1.本方法采用的仿真系统设计方法可以实现半物理和全数字两种仿真模式下仿真工控机软件和智能控制软件的同步设计、开发和实现，实现两种仿真模式下仿真工控机软件和智能控制软件中绝大部分软件模块（仿真工控机软件中的信道对象及智能控制软件驱动层中的数据输入输出接口函数不能复用）的复用。

2.在全数字仿真模式下，除设备/传感器数据输入输出方法方面外，通过仿真对智能控制软件验证的全面性及有效性完全等同于半物理仿真。

3.本方法简单可行，工作可靠，在仅局部替换计算机及小范围替换软件模块（仅智能控制软件驱动层中的数据输入输出方法和仿真工控机软件中的信道对象需随着仿真模式不同进行相应的替换，除此之外的软件模块不需要进行任何更改）的前提下兼容了半物理和全数字两种不同的仿真模式。

4.本方法可在保证仿真工控机软件及海洋机器人智能控制软件整体架构稳定的条件下，通过硬件替换实现兼容半物理/全数字仿真的功能，并使全数字仿真与半物理仿真具有极大的等效性，为保障自主海洋机器人智能控制软件的正确性和有效性提供有效验证手段。

附图说明

图1是本发明采用面向对象方法设计的仿真工控机软件结构图；

图2是仿真工控机软件中虚拟设备对象的派生关系图；

图3是仿真工控机软件中信道对象的派生关系图；

图4是仿真工控机软件中虚拟设备对象和信道对象关系的示意图；

图5是仿真工控机软件中虚拟电气信号转接盒的示意图；

图6是海洋机器人智能控制软件的总体结构图；

图7是半物理仿真模式的系统结构图；

图8是全数字仿真模式的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本专利做进一步的详细说明。

使用面向对象方法设计仿真工控机软件，使仿真工控机软件包括虚拟设备层、通信层和虚拟电气信号转接盒等软件层次；使用分层结构设计海洋机器人智能控制软件；将海洋机器人控制系统计算机连接实际设备/传感器的硬件接口通过电气信号转接盒连接到仿真工控机的硬件接口板卡上，将仿真工控机和视景显示计算机连接到一个以太网上，构建半物理仿真系统；将海洋机器人控制系统计算机替换为普通便携计算机，使用虚拟机软件在普通便携计算机内创建一台虚拟计算机，设置其与实际海洋机器人控制系统计算机具有相同的硬件配置，并在其中安装实际海洋机器人控制系统计算机内使用的嵌入式实时操作系统；在此操作系统内运行海洋机器人的智能控制软件，将上述便携计算机连接至仿真工控机和视景显示计算机所在的以太网中，去除电气信号转接盒，通过硬件替换构建全数字仿真系统。

虚拟设备层：包括多个虚拟设备对象，用于模拟实际机器人所安装的设备和传感器功能；通过通信层接收便携计算机或海洋机器人控制系统计算机发来的控制信息，并发送至动力及运动学模型；还接收由动力及运动学模型得到的传感器信息，并发送至通信层；本层通过创建各具体虚拟设备类的对象实例的方法建立；

通信层：包括多个信道对象，用于虚拟设备模块与，便携计算机或机器人控制系统计算机之间的通信；接收便携计算机或机器人控制系统计算机发来的控制信息，并发送至多个虚拟设备对象；还接收多个虚拟设备对象的虚拟反馈信息，并发送至便携计算机或机器人控制系统计算机；在半物理仿真时，本层通过创建各具体信道类的对象实例的方法创建，在全数字仿真时，本层通过创建网络信道类的对象实例（个数等同于半物理仿真时的对象实例个数）的方法创建；创建信道对象后，将虚拟设备层中的虚拟设备对象按照对应关系分别关联到各信道对象，之后启动各信道对象让其进入工作状态；

虚拟电气信号转接盒：从虚拟设备基类派生的特殊虚拟设备，其内部包括两组网络信道对象，一组用于与通信层中的多个信道对象通信，另一组用于与便携计算机通信；进行模拟实际电气信号转接盒的信号转接以及数据格式转换的功能；本层通过创建虚拟电气信号转接盒类的对象实例的方法建立，对象建立之后，调用其启动方法让其进行工作状态，启动方法内部将虚拟电气信号转接盒对象自身分别关联到两组网络信道对象中的每一个，然后让各网络信道对象进入工作状态，在半物理仿真时，虚拟电气信号转接盒没有实际作用。

1.使用面向对象方法设计仿真工控机软件

设计结果如图1所示，具体包括以下4个关键步骤：

如图2所示，抽取海洋机器人所安装各种设备/传感器的共性定义一个虚拟设备基类（CVirtualDevice），由它定义一个抽象界面，各具体虚拟设备用这个抽象基类的派生类来表示，以实现特定设备/传感器的特殊行为（CLeakSensor表示漏水传感器，CAcousticsLog表示声学计程仪，CAdjuster表示校准源信标，CBatteryManageUnit表示电池组管理单元，CDepthGauge表示深度计，CVisionSonar表示成像声纳，CInertiaNavigator表示惯性导航单元，CElectroMotor表示电动机，CEjectPump表示喷水推进器）。虚拟设备基类包括以下方法：

公共方法：

Parse_Input(CTransport*pTransport,vector<char>&in_data)：解析从指定信道对象接收到的数据，此方法为虚方法，由派生类具体实现。

IsPowerON()：测试设备是否已经供电。

ExecuteWork()：让设备执行工作，其内部调用DoWork()保护虚方法执行具体工作，通信周期到达时其内部调用DoOutput()保护虚方法输出反馈信息。

保护的虚方法：

DoWork()：由派生类实现，模拟设备/传感器的工作过程。

DoOutput()：由派生类实现，通过信道对象输出反馈信息。

PowerON()：由派生类在Parse_Input方法内调用，表示设备已经供电。

PowerOff()：由派生类在Parse_Input方法内调用，表示设备已经断电。

如图3所示，抽取仿真工控机中所使用各种硬件接口功能的共性定义了一个抽象的信道基类（CTransport），由它定义一个抽象界面，各实际信道用这个信道基类的派生类来表示（CAnalogIn表示模拟量输入信道，CAnalogOut表示模拟量输出信道，CCanbus表示CAN总线信道，CDigitalIO表示数字量输入输出信道，CNetwork表示网络信道，CSerialPort表示串口信道），以实现具体信道的特殊行为。信道基类包括以下方法：

公共方法：

AttachVirtualDevice(CVirtualDevice^*pVirtualDevice)：用于将虚拟设备对象加入此信道对象的通知链表中，当此信道对象收到数据时，将依次回调通知链表中的每一个虚拟设备对象的数据解析方法（Parse_Input）。

DetachVirtualDevice(CVirtualDevice^*pVirtualDevice)：用于将虚拟设备对象从信道对象的通知链表中移除。

StartInWork()：用于以只输入方式打开信道（通过调用DoInOpen保护虚方法），并启动信道监视线程（通过调用DoMonitor保护虚方法），信道监视线程周期性调用信道的ReceiveAndNotify方法，以实现进入数据的接收和接收到数据向虚拟设备对象的通知。

StartOutWork()：用于以只输出方式打开信道（通过调用DoOutOpen保护虚方法）。

StartInOutWork()：用于以输入和输出方式打开信道（通过调用DoInOutOpen保护虚方法），并启动信道监视线程（通过调用DoMonitor保护虚方法），信道监视线程周期性调用信道的ReceiveAndNotify方法，以实现进入数据的接收和接收数据向虚拟设备对象的通知。

StopWork()：用于关闭信道（通过调用DoClose保护虚方法），并结束已经创建的信道监视线程。

Output(vector<char>&out_data)：用于通过信道输出数据（通过调用DoOutput保护虚方法）。

保护的虚方法：

ReceiveAndNotify();：用于读取信道数据（通过调用DoReceiveData保护虚方法）和向与信道关联的虚拟设备对象发布数据，由信道监视线程调用。

NotifyAllVirtualDevices(vector<char>&in_data)：用于向与信道对象关联的虚拟设备对象发布数据。

DoInOpen()：由派生类实现，以特定于具体信道的方式以只输入方式打开信道。

DoOutOpen()：由派生类实现，以特定于具体信道的方式以只输出方式打开信道。

DoInOutOpen()：由派生类实现，以特定于具体信道的方式以输入输出方式打开信道。

DoMonitor()：默认行为为创建信道监视线程，派生类可以重载以实现不同的监视策略。

DoReceiveData(vector<char>&in_data)：由派生类实现，以特定于具体信道的方式读取接收到的数据。

DoOutput(vector<char>&out_data)：由派生类实现，以特定于具体信道的方式通过信道输出数据。

DoClose()：由派生类实现，以特定于具体信道的方式关闭信道，清理相关资源。

如图4所示，由于虚拟设备对象和信道对象之间具有多对多的关系（比如虚拟设备对象需要接收模拟量输入信道的设备开关信息和数据信道的控制信息；一个CAN总线信道挂接有多个虚拟设备对象），所以需要将这种多对多关系用一种简单的模型得以实现。采取的办法是将虚拟设备对象关联于它要从其接收数据的各个信道对象，当信道对象接收到数据时回调与其关联的一个或多个虚拟设备对象，然后由虚拟设备对象进行数据解析工作。

如图5所示（图中小圆圈表示网络信道对象，其后的字母AI代表模拟量输入，AO代表模拟量输出，S232代表232串口，S422代表422串口，S485代表485串口，CAN代表CAN总线接口，箭头表示数据的流动方向），定义一个从虚拟设备基类派生的虚拟电气信号转接盒类，用来在全数字仿真模式下模拟半物理仿真模式下实际电气信号转接盒的功能并辅助实现一些其它功能。虚拟电气信号转接盒内部包含两组网络信道对象（CNetwork类的实例），其中一组用于与仿真工控机软件中通信层内的信道对象通信，另一组用于和智能控制软件中的设备驱动软件通信。虚拟电气信号转接盒和两组网络信道对象中的每一个都建立了依附关系，当这两组对象接收到数据时都会回调其数据解析方法，虚拟电气信号转接盒在数据解析方法内部根据数据来源的不同进行必要的数据格式转化和连接映射等处理后通过与来源对象相对应的另一组中的对象进行转发。虚拟电气信号转接盒主要具有以下3类功能：

辅助进行CAN总线的模拟。在实际海洋机器人航行体上，有多个设备/传感器连接到控制系统计算机的一个CAN接口上，进行仿真时，仿真工控机上相应的有多个CAN接口（一个接口模拟一个设备/传感器）连接到控制系统计算机上的这个CAN接口上。进行半物理仿真时，一个CAN接口发出的数据能自动到达其余的CAN接口。进行全数字仿真时，设计使用基于UDP协议的组播技术来模拟CAN总线，方法为让控制系统计算机的CAN接口设备驱动软件与仿真工控机通信层中的多个网络信道对象加入同一个多播组，但组播技术需要一个多播组内的成员监听同一个端口，而仿真工控机的多个网络信道对象位于同一台计算机内，操作系统不允许同时监视同一个端口，因此上述方案行不通。这里的解决方法是在虚拟电气信号转接盒内加入一个起中介作用的网络信道对象，让它和控制系统计算机的CAN接口设备驱动软件加入到一个多播组，当控制系统计算机的CAN接口驱动软件发出数据时，会自动到达此网络信道对象，然后此网络信道对象将数据转发给仿真工控机通信层中的多个网络信道对象；仿真工控机通信层中的多个网络信道对象的输出数据也先发送到虚拟电气信号转接盒，然后由虚拟电气信号转接盒通过此网络信道对象采用组播技术发送给控制系统计算机的CAN接口设备驱动软件。

数据格式的转换。对于CAN总线来说，由于仿真工控机与控制系统计算机其硬件驱动程序不同，发送者发出的CAN数据包会以不同的方式被另一方接收。在全数字仿真下，使用网络模拟CAN总线，而网络是透明传输的，也就是说发送者发出的数据包会不加改变的到达接收方，因此需要加入一个软件层次实现这样的转换进而使信道对象和智能控制软件驱动层意识不到数据格式的变化，在这里就是虚拟电气信号转接盒，具体方法就是利用上面提到的转发机制，在把智能控制软件驱动层的数据转发给信道对象前进行格式转化工作，反之亦然。模拟量、数字量输入输出存在同样需要进行格式转换的问题，方法类似。

连接关系的映射。为了充分利用硬件资源，控制系统计算机的硬件接口与仿真工控机的硬件接口并没有简单的一一对应关系，比如存在控制系统计算机的两个数字量输出接口连接到仿真工控机的一个数字量输入接口的情况。在半物理仿真模式下，这种连接关系由电气信号转接盒通过内部连线得以实现，在全数字仿真下，由虚拟电气信号转接盒在转发时实现连接关系映射功能。

在半物理仿真模式下，智能控制软件的输出通过实际硬件接口并经由电气信号转接盒到达仿真工控机的硬件接口板卡，仿真工控机通信层中抽象了各硬件接口板卡功能并处于监听状态的信道对象（CAnalogIn等类的实例）接收数据后回调虚拟设备层中与其关联的各虚拟设备对象的数据解析方法，虚拟设备对象的数据解析方法解析收到的信息并据此更新其工作状态、执行所要求的功能，然后根据设定的通讯周期经过信道对象和电气信号转接盒给智能控制软件送回反馈。

在全数字仿真模式下，智能控制软件的输出通过网络接口到达虚拟电气信号转接盒，虚拟电气信号转接进行必要的格式转换和映射后转发给通信层中处于监听状态的网络信道对象（CNetwork类的实例，其个数与半物理仿真模式下的信道对象个数相同并具有完全相同的软件接口），网络信道对象接收数据后回调设备层中与其关联的各虚拟设备对象的数据解析方法，虚拟设备对象的数据解析方法解析收到的信息并据此更新工作状态、执行所要求的功能，然后根据设定的通讯周期通过网络信道对象发送给虚拟电气信号转接盒，虚拟电气信号转接盒进行必要的格式转换和映射后给智能控制软件送回反馈。

2.使用分层结构设计海洋机器人智能控制软件

如图6所示，在设计过程中，将智能控制软件从总体上划分为智能层、行为层和设备驱动层，智能层具备行为序列生成、故障处理和系统状态监控等功能；行为层具备行为序列执行、航行控制和故障检测等功能；设备驱动层具备设备/传感器的数据解析和操控等功能。每个层次都包含多个功能模块，智能层内的功能模块仅和行为层内的功能模块直接交互，行为层内的功能模块通过设备驱动层内的功能模块和外部设备/传感器的交互，对于智能层和行为层来说，设备/传感器使用的通信介质是透明的，只要通信的内容和格式不发生变化即可。因此，当随着仿真模式不同替换传输介质时，智能控制软件仅需在其设备驱动层中根据仿真模式的不同调用不同的输入输出函数即可（半物理仿真模式下调用通过真实硬件接口进行输入输出的函数，全数字仿真模式下调用通过网络接口进行输入输出的函数），这样就保证了智能控制软件在不同仿真模式下整体架构的稳定和除设备驱动层外其它软件层次实现细节的一致，进而保证不同仿真模式下对其验证的全面与有效性具有一致性。

3.构建半物理仿真系统

如图7所示，将海洋机器人控制系统计算机连接实际设备/传感器的硬件接口通过电气信号转接盒连接到仿真工控机的硬件接口板卡上，将仿真工控机和视景显示计算机连接到一个以太网上。

在半物理仿真时，控制系统计算机的控制信息通过连接电缆和电气信号转接盒输入到仿真工控机的硬件接口板卡，信道对象在收到控制信息后根据信号所连接的实际设备/传感器将收到的控制信息传递给虚拟设备层中相应的虚拟设备对象，各虚拟设备对象按照实际设备/传感器的工作机理模拟其工作过程，其中虚拟动力设备的输出传递给动力及运动学模型计算模块并据此进行解算，计算结束后，各虚拟设备对象根据其自身状态及动力及运动学模型计算结果按照实际设备/传感器的通信协议通过信道对象并经由电气信号转接盒及连接电缆反馈给控制系统计算机。与此同时，动力及运动学模型计算模块输出信息中的位置姿态信息通过以太网传输给视景显示计算机，视景显示计算机中的动画显示软件直观再现虚拟航行体的运行状态与控制过程。上述流程在仿真过程中周期性的运行。

4.通过局部的硬件替换和虚拟机技术构建全数字仿真系统

如图8所示，将海洋机器人控制系统计算机替换为普通便携计算机，使用虚拟机软件在普通便携计算机内创建一台虚拟计算机，设置其与实际控制系统计算机具有相同的硬件配置，并在其中安装实际海洋机器人控制系统计算机内使用的嵌入式实时操作系统，在此操作系统内运行海洋机器人智能控制软件，将上述便携计算机连接到仿真工控机和视景显示计算机所在的以太网上，去除实际的电气信号转接盒。

在全数字仿真时，控制系统计算机的控制信息通过以太网输入到仿真工控机内虚拟电气信号转接盒中与智能控制软件通信的网络信道对象，此信道对象收到控制信息后回调虚拟电气信号转接盒的数据解析方法，在数据解析方法中虚拟电气信号转接盒根据信号所连接的实际设备通过其内部与通信层内各信道对象通信的网络信道对象传输给通信层内的信道对象，然后通信层内的信道对象传递给虚拟设备层中相应的虚拟设备对象，虚拟设备对象按照实际设备/传感器的工作机理模拟其工作过程，其中虚拟动力设备的输出传递给动力及运动学模型计算软件模块并据此进行解算，计算结束后，各虚拟设备对象根据其自身状态及动力及运动学模型计算结果按照实际设备/传感器的通信协议通过虚拟电气信号转接盒反馈给控制系统计算机。与此同时，动力及运动学模型计算软件输出信息中的位置姿态信息通过以太网传输给视景显示计算机，视景显示计算机中的动画显示软件直观再现虚拟航行体的运行状态与控制过程。上述流程在仿真过程中周期性的运行。

Claims (4)

1.一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

在仿真工控机的仿真软件中建立多个软件层，使其能够在连接便携计算机以及、通过电气信号转接盒连接机器人控制系统计算机的两种仿真模式之间进行切换，实现全数字或半物理仿真；

所述建立多个软件层具体为依次建立虚拟设备层、通信层、虚拟电气信号转接盒；

建立虚拟设备层具体为建立多个虚拟设备对象，模拟实际机器人所安装的设备和传感器功能；所述虚拟设备层通过通信层接收便携计算机或海洋机器人控制系统计算机发来的控制信息，并发送至动力及运动学模型；还接收由动力及运动学模型得到的传感器信息，并发送至通信层；

建立通信层具体为建立多个信道对象，实现虚拟设备对象与便携计算机或机器人控制系统计算机之间的通信；所述通信层接收便携计算机或机器人控制系统计算机发来的控制信息，并发送至多个虚拟设备对象；所述通信层还接收多个虚拟设备对象的反馈信息，并发送至便携计算机或机器人控制系统计算机；

建立虚拟电气信号转接盒具体为建立其内部包含两组网络信道对象的虚拟设备，一组网络信道对象与通信层中的多个信道对象通信，另一组与便携计算机通信；所述虚拟电气信号转接盒进行模拟实际电气信号转接盒的信号转接以及数据格式转换的功能。

2.根据权利要求1所述的一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法，其特征在于：所述通信层接收便携计算机或机器人控制系统计算机发来的控制信息中，接收便携计算机发来的控制信息具体为：所述通信层通过虚拟电气信号转接盒将便携计算机发来的控制信息转发至与半物理仿真时相应的虚拟设备对象。

3.根据权利要求1所述的一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法，其特征在于：所述通信层还接收多个虚拟设备对象的反馈信息，并发送至便携计算机具体为：接收多个虚拟设备对象的反馈信息，并经虚拟电气信号转接盒发送至便携计算机。

4.根据权利要求1所述的一种用于海洋机器人的兼容半物理/全数字的仿真方法，其特征在于：所述便携计算机和机器人控制系统计算机的控制软件中驱动层内均包括两组接口函数，其中一组接口函数用于半物理仿真时与仿真工控机中的通信层进行通信，另一组接口函数用于全数字仿真时，通过仿真工控机中的虚拟电气信号转接盒与通信层进行通信。