專利名稱：柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種技術(shù)提升的柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)作為船舶輪機(jī)模擬器的重要組成部分，是作為船員的培訓(xùn)和高級航運管理人才的培養(yǎng)，從感觀視覺效果到理性的實船操作效果的半實物在環(huán)教學(xué)和科研設(shè)備之一。目前，這樣的仿真系統(tǒng)一般采用PC機(jī)和工控機(jī)作為仿真計算機(jī)，通過數(shù)據(jù)處理、輸入輸出接口以及A/D、D/A數(shù)據(jù)采集卡，去控制柴油機(jī)主機(jī)氣控屏、實船操縱盤臺、顯示儀表、報警裝置以及柴油機(jī)主機(jī)驅(qū)動螺旋槳系統(tǒng)的運行和實船操作、故障設(shè)置和排除的模擬。上述柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)在演繹柴油機(jī)主機(jī)實際工況時，由于PC和工控機(jī)作為仿真計算機(jī)的處理效率較低，應(yīng)用程序受到多任務(wù)非實時操作系統(tǒng)的限制，因此該系統(tǒng)實時性較差，實船操縱效果逼真性低。而要提高實時性就必須簡化仿真數(shù)學(xué)模型，降低數(shù)學(xué)運算的精確度，從而造成物理仿真設(shè)備的控制能力和響應(yīng)速度的下降。這樣，柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)的精確度和實時性無法兩全，很大程度上影響了仿真的逼真性的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是通過技術(shù)提升采用更加高速的柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)(基于ARM+DSP雙核集成處理器的嵌入式仿真計算機(jī))，達(dá)到提高仿真精確度和實時性，以及物理仿真設(shè)備控制能力的目的，從而比較完美地建立一個半實物在環(huán)的柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的為了提高柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)的實時性和精確度，必須選用更加高速的仿真計算機(jī)來代替PC機(jī)和工控機(jī)組合的仿真計算機(jī)，采用直接由外部輸入裝置(鍵盤、開關(guān)等)將控制信息和參數(shù)饋送至高速仿真計算機(jī)中，并將高速仿真計算機(jī)解算的結(jié)果，通過現(xiàn)場控制總線(CAN總線)送至LCD液晶屏和上位機(jī)進(jìn)行參數(shù)、特性曲線和多媒體方式顯示。


圖1為基于ARM+DSP雙核集成處理器嵌入式仿真計算機(jī)的柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參見圖1，1為預(yù)先設(shè)計好的柴油機(jī)主機(jī)的數(shù)學(xué)模型，將其移植入由32位單片機(jī)和數(shù)字信號處理器構(gòu)成的ARM+DSP雙核集成處理器(型號為TMS320VC5470)組成的嵌入式仿真計算機(jī)2中，該仿真計算機(jī)2由ARM核(高級精簡指令集微處理器)作為主處理器，負(fù)責(zé)任務(wù)管理、輸入輸出、外部設(shè)備的控制以及嵌入式操作系統(tǒng)的運行；DSP核(數(shù)字信號微處理器)作為從處理器，負(fù)責(zé)快速的數(shù)據(jù)運算處理。兩個處理器之間通過共用一部分存儲器和通訊接口進(jìn)行交互。由此替代PC機(jī)和工控機(jī)組成的仿真計算機(jī)。3為外部輸入裝置，如鍵盤、開關(guān)等，直接將控制信息和參數(shù)饋送至嵌入式仿真計算機(jī)2的ARM側(cè)，4為LCD液晶屏，呈現(xiàn)嵌入式仿真計算機(jī)2中DSP解算的結(jié)果，如柴油機(jī)主機(jī)的特性曲線以及模型參數(shù)的設(shè)置。5為輸入輸出(I/O)接口電路，嵌入式仿真計算機(jī)2經(jīng)I/O接口電路5控制物理仿真設(shè)備，如柴油機(jī)主機(jī)氣控屏10和實船操縱盤臺、顯示儀表和報警裝置9。6為同步串行口，7為數(shù)字信號處理器(型號為TMS320LF2407)，嵌入式仿真計算機(jī)2經(jīng)同步串行口6控制數(shù)字信號微處理器7，再由數(shù)字信號微處理器7控制由仿真電動機(jī)模擬的推進(jìn)器和螺旋槳系統(tǒng)11。8為現(xiàn)場控制總線(CAN總線)，數(shù)字信號微處理器7經(jīng)現(xiàn)場控制總線8，把嵌入式仿真計算機(jī)2中DSP解算結(jié)果實時傳送至上位機(jī)(工控PC機(jī))12，得到的仿真信息進(jìn)行各種多媒體方式顯示，既實現(xiàn)了柴油機(jī)主機(jī)特性的數(shù)學(xué)物理仿真，又營造了一個比較完美的半實物在環(huán)的身臨其境仿真效果。
本實用新型柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)的推出，由于采用了基于ARM+DSP嵌入式高速仿真平臺，解決了傳統(tǒng)的PC機(jī)和工控機(jī)作為仿真平臺的精確度和實時性無法兩全的不足。同時提升系統(tǒng)的數(shù)學(xué)物理仿真設(shè)備的控制能力，從而營造了一個比較完美的半實物在環(huán)的身臨其境的仿真氛圍，為柴油機(jī)主機(jī)的機(jī)電特性研究，創(chuàng)造了易于操作的工作平臺。
權(quán)利要求1.一種包括數(shù)學(xué)模型(1)，嵌入式仿真計算機(jī)(2)，輸入輸出I/O接口電路(5)，物理仿真設(shè)備的柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)，其特征在于嵌入式仿真計算機(jī)(2)由32位單片機(jī)和數(shù)字信號處理器構(gòu)成的ARM+DSP雙核集成處理器組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)，其特征在于a、外部輸入裝置(3)直接將控制信息和參數(shù)饋送至嵌入式仿真計算機(jī)(2)；b、LCD液晶屏(4)呈現(xiàn)嵌入式仿真計算機(jī)(2)中DSP解算的結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)，其特征在于嵌入式仿真計算機(jī)(2)中DSP解算結(jié)果經(jīng)同步串行口(6)、數(shù)字信號微處理器(7)、現(xiàn)場控制總線(8)實時傳送至上位機(jī)(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種技術(shù)提升的柴油機(jī)主機(jī)嵌入式仿真系統(tǒng)，其特點是選用更加高速的基于ARM+DSP雙核集成處理器的嵌入式仿真計算機(jī)，代替PC機(jī)和工控機(jī)組合的仿真計算機(jī)，以提高柴油機(jī)主機(jī)仿真系統(tǒng)的實時性和精確度；采用直接由外部輸入裝置(鍵盤、開關(guān)等)將控制信息和參數(shù)饋送至上述嵌入式仿真計算機(jī)，并將嵌入式仿真計算機(jī)解算的結(jié)果，通過現(xiàn)場控制總線(CAN總線)送至LCD液晶屏和上位工控機(jī)進(jìn)行參數(shù)、特性曲線和多媒體方式顯示。達(dá)到提升系統(tǒng)的數(shù)學(xué)物理仿真設(shè)備的控制能力，營造一個比較完美的半實物在環(huán)的身臨其境的仿真氛圍，為柴油機(jī)主機(jī)的機(jī)電特性研究，創(chuàng)造了易于操作的工作平臺。
文檔編號G09B25/02GK2773831SQ20052004022
公開日2006年4月19日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日
發(fā)明者鄭華耀, 黃學(xué)武, 王華英, 陳巨濤, 厲善亨, 沈愛弟 申請人:上海海事大學(xué)