CN112650484B - 一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法 - Google Patents

一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及航空燃气涡轮发动机数控系统的建模技术领域，具体公开了一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其中，包括：根据Rhapsody工具创建Harmony工程；根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块，所述功能块之间能够进行数据交互，且每个功能块均能够实现与其他功能块不同的功能；建立Simulink模型，所述Simulink模型能够自动生成代码；根据所述Simulink模型自动生成的代码建立dll工程，并生成dll文件；所述功能块获取与其他功能块之间的交互需求参数，并根据交互需求参数调用匹配的所述dll文件。本发明提供的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法能够实现对航空燃气涡轮发动机数控系统概念样机的完整支持。

Description

一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法
技术领域
本发明涉及航空燃气涡轮发动机数控系统的建模技术领域，尤其涉及一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法。
背景技术
航空燃气涡轮发动机数控系统研制属于一个多学科综合、复杂度高、技术创新性强的领域。采用形式化图形建模语言构造航空燃气涡轮发动机数控系统模型是数控系统设计采用的主要方式。在模型的内容论证与方案设计阶段，均依赖支持性好的建模工具与建模语言。
目前，只有多种建模语言/工具协同，才能实现对航空燃气涡轮发动机数控系统概念样机的完整支持。
发明内容
本发明提供了一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，解决相关技术中存在的无法实现对航空燃气涡轮发动机数控系统概念样机的完整支持的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其中，包括：
根据Rhapsody工具创建Harmony工程；
根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块，所述功能块之间能够进行数据交互，且每个功能块均能够实现与其他功能块不同的功能；
建立Simulink模型，所述Simulink模型能够自动生成代码；
根据所述Simulink模型自动生成的代码建立dll工程，并生成dll文件；
所述功能块获取与其他功能块之间的交互需求参数，并根据交互需求参数调用匹配的所述dll文件。
进一步地，所述根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块，包括：
根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块；
在所述Harmony工程下创建每个所述功能块的顺序图和内部块图，并定义每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件，以及定义每个所述功能块的接口。
进一步地，所述在所述Harmony工程下创建每个所述功能块的顺序图和内部块图，并定义每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件，以及定义每个所述功能块的接口，包括：
新建顺序图，根据需求在所述顺序图中描述每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件；
实例化所述顺序图上的元素；
在所述顺序图上建立每个所述功能块的接口，得到接口完成模型；
根据所述接口完成模型建立所述内部块图
进一步地，所述建立Simulink模型，所述Simulink模型能够自动生成代码，包括：
建立Simulink模型，根据需求完成对Simulink模型的设计；
定义所述Simulink模型的输入输出接口；
在所述Simulink模型下生成代码。
进一步地，所述根据所述Simulink模型自动生成的代码建立dll工程，并生成dll文件，包括：
新建dll工程；
将所述Simulink模型自动生成的代码的文件放入所述dll工程的文件夹下，并将所述Simulink模型自动生成的代码的文件加入所述dll工程；
编写所述dll工程的接口函数；
编译生成dll文件。
进一步地，还包括在所述编译生成dll文件的步骤前：
将所述dll接口函数的形参输入赋值给所述Simulink模型自动生成的代码的输入接口变量；
调用所述Simulink模型自动生成的代码；
将所述Simulink模型自动生成的代码的输出接口变量赋值给所述dll接口函数的形参，并输出赋值后的dll接口函数的形参。
进一步地，所述功能块获取与其他功能块之间的交互需求参数，并根据交互需求参数调用匹配的所述dll文件，包括：
在所述功能块的输入端口的接口事件中定义该功能块在调用dll文件需要从其他功能块输入的信号；
定义所述功能块调用dll文件的dll接口；
根据Rhapsody工具的状态图实现dll文件的调用。
进一步地，所述定义所述功能块调用dll文件的dll接口，包括：
根据所述dll文件的说明，在所述功能块中定义输入输出接口；
定义所述dll文件输入信号数据类型；
定义所述dll文件输出信号数据类型。
进一步地，所述根据Rhapsody工具的状态图实现dll文件的调用，包括：
在所述功能块中定义dll文件的关键函数；
所述功能块获取与其他功能块进行交互的交互参数，并将所述交互参数赋值给dll文件的输入参数；
在所述功能块的状态图中获取dll文件关键函数的地址；
将所述功能块的输入参数赋值给dll文件中的函数的输入；
调用dll文件中的函数，并将dll文件中的函数的输出赋值给所述功能块的输出，完成所述Rhapsody工具和Simulink模型的混合编程。
进一步地，根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建三个及以上功能模块。
本发明提供的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，采用形式化图形建模语言构造航空燃气涡轮发动机数控系统模型，其可以同Rhapsody和simulink模型的协同开发，完整支持航空燃气涡轮发动机数控系统建模。因此，通过本发明实施例提供的基于Rhapsody工具的混合编程方法，实现Rhapsody模型与Simulink模型是两个不同的独立线程模型集成，实现对数控系统建模的完整支持。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法的流程图。
图2为本发明提供的在Harmony工程下创建的顺序图。
图3为本发明提供的在Harmony工程下创建的内部块图。
图4为本发明提供的事件参数定义示意图。
图5为本发明提供的dll文件输入信号数据类型示意图。
图6为本发明提供的dll文件输出信号数据类型示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
运行于开发平台的Rhapsody与Simulink模型分别占用两个独立的线程，为了实现两个模型直接的集成，则首先要保证仿真在时间上同步。Rhapsody模型与代码是动态关联的，修改模型会直接修改代码，对代码进行修改也会改变模型。而在Simulink模型中则可以自动生成代码，本发明实施例通过对Simulink模型自动生成的代码进行修改，并将其嵌入到Rhapsody模型中，通过Rhapsody配置运行环境以实现对两个模型的同步。将Simulink模型进行编译生成dll文件，利用Rhapsody模型对调用dll文件来实现两者的运行同步。
Rhapsody模型与Simulink模型不仅需要同步，还需要进行数据交互。在Rhapsody模型中定义与Simulink模型中同名同类型的变量，并采用dll文件的参数接口实现协同仿真中的数据传输。
Simulink模型中专用数据类型，在Rhapsody模型中要对这些专用类型进行申明。
本发明实施例将Simulink模型进行适当修改，嵌入Rhapsody模型中，利用Rhapsody运行环境对两者运行进行同步。将Simulink模型进行编译生成dll文件，利用Rhapsody模型对调用dll文件来实现两者的运行同步。
Rhapsody模型与Simulink模型不仅需要同步，还需要进行数据交互。对于协同仿真需要传递的数据变量，在dll文件中以输入输出接口方式进行定义，并在Rhapsody模型中定义同名同类型变量，实现模型建的数据交互。
Simulink模型中专用数据类型，在Rhapsody模型中要对这些专用类型进行申明。
在本实施例中提供了一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，图1是根据本发明实施例提供的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法的流程图，如图1所示，包括：
S110、根据Rhapsody工具创建Harmony工程；
在本发明实施例中，可以根据Rhapsody工具创建一个Harmony工程FADEC。
S120、根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块，所述功能块之间能够进行数据交互，且每个功能块均能够实现与其他功能块不同的功能；
在本发明实施例中，根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建三个功能模块，这三个功能块分别为功能块A、功能块B和功能块C，这三个功能块之间能够进行数据交互，且三个功能块各自实现不同的功能。
进一步具体地，所述根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块，包括：
根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块；
在所述Harmony工程下创建每个所述功能块的顺序图和内部块图，并定义每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件，以及定义每个所述功能块的接口。
进一步具体地，所述在所述Harmony工程下创建每个所述功能块的顺序图和内部块图，并定义每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件，以及定义每个所述功能块的接口，包括：
新建顺序图，根据需求在所述顺序图中描述每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件；
实例化所述顺序图上的元素；
在所述顺序图上建立每个所述功能块的接口，得到接口完成模型；
根据所述接口完成模型建立所述内部块图。
如图2所示，新建顺序图，根据需求，在顺序图中描述块之间的事件；
在顺序图上右击->Auto Realize all elements,实例化顺序图上的元素；
在顺序图上右击->SE-Toolkit->Creat Port and Interface，完成功能块之间端口和接口的建立；
根据接口完成模型的内部块图，如图3所示。
S130、建立Simulink模型，所述Simulink模型能够自动生成代码；
在一些实施方式中，所述建立Simulink模型，所述Simulink模型能够自动生成代码，包括：
建立Simulink模型，根据需求完成对Simulink模型的设计；
定义所述Simulink模型的输入输出接口；
在所述Simulink模型下生成代码。
具体地，新建模型，根据需求，完成模型详细设计；
在Bus Editor中定义模型的输入输出接口Model_Input，Model_Output；
选择Tools -> Code Generation –> Build Model，生成代码。
S140、根据所述Simulink模型自动生成的代码建立dll工程，并生成dll文件；
在一些实施方式中，所述根据所述Simulink模型自动生成的代码建立dll工程，并生成dll文件，包括：
新建dll工程；
将所述Simulink模型自动生成的代码的文件放入所述dll工程的文件夹下，并将所述Simulink模型自动生成的代码的文件加入所述dll工程；
编写所述dll工程的接口函数；
编译生成dll文件。
进一步具体地，还包括在所述编译生成dll文件的步骤前：
将所述dll接口函数的形参输入赋值给所述Simulink模型自动生成的代码的输入接口变量；
调用所述Simulink模型自动生成的代码；
将所述Simulink模型自动生成的代码的输出接口变量赋值给所述dll接口函数的形参，并输出赋值后的dll接口函数的形参。
具体地，采用VS2010新建dll工程；
将生成代码的.c和.h文件放入工程文件夹下，并将这些文件加入工程；
编写dll接口函数，接口函数形式为：
extern "C"Model_API void FUN(INPUT Input,OUTPUT &Output)；
将函数FUN()的形参输入赋值给步骤四生成的代码的输入接口变量Model_Input，然后调用步骤四的函数，最后把生成代码的输出接口变量Model_Output赋值给函数FUN()的形参输出；
编译生成dll文件。
S150、所述功能块获取与其他功能块之间的交互需求参数，并根据交互需求参数调用匹配的所述dll文件。
在一些实施方式中，所述功能块获取与其他功能块之间的交互需求参数，并根据交互需求参数调用匹配的所述dll文件，包括：
在所述功能块的输入端口的接口事件中定义该功能块在调用dll文件需要从其他功能块输入的信号；
定义所述功能块调用dll文件的dll接口；
根据Rhapsody工具的状态图实现dll文件的调用。
根据前文所述的三个功能块A、B和C，在本发明实施例中，Rhapsody模型中块A的两个端口pC和pB对应于图3中的输入输出端口，在块A的输入端口pC中的接口事件evC2A中，定义块A在调用dll文件中，需要从块C输入的信号。如图4所示，为时间参数定义示意图。
进一步具体地，所述定义所述功能块调用dll文件的dll接口，包括：
根据所述dll文件的说明，在所述功能块A中定义输入输出接口；
定义所述dll文件输入信号数据类型AInPut，数据类型定义如图5所示；
定义所述dll文件输出信号数据类型AOutPut，数据类型定义如图6所示。
进一步具体地，所述根据Rhapsody工具的状态图实现dll文件的调用，包括：
在所述功能块A中定义dll文件的关键函数；
所述功能块A获取与其他功能块进行交互的交互参数，并将所述交互参数赋值给dll文件的输入参数；
在本发明实施例中，所述功能块A通过evC2A获取需要从块C到块A的参数，并赋值给dll的输入参数；
在所述功能块A的状态图中获取dll文件关键函数的地址；
将所述功能块A的输入参数AInPut赋值给dll文件中的函数FUN()的输入；
调用dll文件中的函数FUN()，并将dll文件中的函数FUN()的输出赋值给所述功能块A的输出AOutPut，完成所述Rhapsody工具和Simulink模型的混合编程。
综上，本发明实施例提供的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，采用形式化图形建模语言构造航空燃气涡轮发动机数控系统模型，其可以同Rhapsody和simulink模型的协同开发，完整支持航空燃气涡轮发动机数控系统建模。因此，通过本发明实施例提供的基于Rhapsody工具的混合编程方法，实现Rhapsody模型与Simulink模型是两个不同的独立线程模型集成，实现对数控系统建模的完整支持。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，包括：
根据Rhapsody工具创建Harmony工程；
根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块，所述功能块之间能够进行数据交互，且每个功能块均能够实现与其他功能块不同的功能；
建立Simulink模型，所述Simulink模型能够自动生成代码；
根据所述Simulink模型自动生成的代码建立dll工程，并生成dll文件；
所述功能块获取与其他功能块之间的交互需求参数，并根据交互需求参数调用匹配的所述dll文件；
其中，所述功能块获取与其他功能块之间的交互需求参数，并根据交互需求参数调用匹配的所述dll文件，包括：
在所述功能块的输入端口的接口事件中定义该功能块在调用dll文件需要从其他功能块输入的信号；
定义所述功能块调用dll文件的dll接口；
根据Rhapsody工具的状态图实现dll文件的调用。
2.根据权利要求1所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，所述根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块，包括：
根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建至少两个功能块；
在所述Harmony工程下创建每个所述功能块的顺序图和内部块图，并定义每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件，以及定义每个所述功能块的接口。
3.根据权利要求2所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，所述在所述Harmony工程下创建每个所述功能块的顺序图和内部块图，并定义每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件，以及定义每个所述功能块的接口，包括：
新建顺序图，根据需求在所述顺序图中描述每个所述功能块与其他功能块之间交互的事件；
实例化所述顺序图上的元素；
在所述顺序图上建立每个所述功能块的接口，得到接口完成模型；
根据所述接口完成模型建立所述内部块图。
4.根据权利要求1所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，所述建立Simulink模型，所述Simulink模型能够自动生成代码，包括：
建立Simulink模型，根据需求完成对Simulink模型的设计；
定义所述Simulink模型的输入输出接口；
在所述Simulink模型下生成代码。
5.根据权利要求1所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，所述根据所述Simulink模型自动生成的代码建立dll工程，并生成dll文件，包括：
新建dll工程；
将所述Simulink模型自动生成的代码的文件放入所述dll工程的文件夹下，并将所述Simulink模型自动生成的代码的文件加入所述dll工程；
编写所述dll工程的接口函数；
编译生成dll文件。
6.根据权利要求5所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，还包括在所述编译生成dll文件的步骤前：
将所述dll工程的接口函数的形参输入赋值给所述Simulink模型自动生成的代码的输入接口变量；
调用所述Simulink模型自动生成的代码；
将所述Simulink模型自动生成的代码的输出接口变量赋值给所述dll工程的接口函数的形参，并输出赋值后的dll工程的接口函数的形参。
7.根据权利要求1所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，所述定义所述功能块调用dll文件的dll接口，包括：
根据所述dll文件的说明，在所述功能块中定义输入输出接口；
定义所述dll文件输入信号数据类型；
定义所述dll文件输出信号数据类型。
8.根据权利要求1所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，所述根据Rhapsody工具的状态图实现dll文件的调用，包括：
在所述功能块中定义dll文件的关键函数；
所述功能块获取与其他功能块进行交互的交互参数，并将所述交互参数赋值给dll文件的输入参数；
在所述功能块的状态图中获取dll文件关键函数的地址；
将所述功能块的输入参数赋值给dll文件中的函数的输入；
调用dll文件中的函数，并将dll文件中的函数的输出赋值给所述功能块的输出，完成所述Rhapsody工具和Simulink模型的混合编程。
9.根据权利要求1所述的基于Rhapsody工具的混合编程建模方法，其特征在于，根据Rhapsody工具在所述Harmony工程下创建三个及以上功能模块。
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