專(zhuān)利名稱(chēng)：用于不再有貨的微控制器的仿真系統(tǒng)和仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制技術(shù)的領(lǐng)域、尤其是在該領(lǐng)域中所應(yīng)用的微控制器。
背景技術(shù)：
在對(duì)停產(chǎn)之后的控制儀器的補(bǔ)充供給義務(wù)方面，構(gòu)件的儲(chǔ)存有經(jīng)濟(jì) 方面的風(fēng)險(xiǎn)。如果在其停供之前儲(chǔ)存的構(gòu)件不夠，那就可能要在以后進(jìn) 行花費(fèi)很大的再次開(kāi)發(fā)，所述再次開(kāi)發(fā)最終必定服務(wù)于總體上變更的領(lǐng) 域。如果元器件儲(chǔ)存得太多，那么就會(huì)引起儲(chǔ)存的成本增加，并且必須 在補(bǔ)充供給義務(wù)結(jié)束之后還要進(jìn)行報(bào)廢。最關(guān)鍵的儲(chǔ)存構(gòu)件是微控制 器，這是因?yàn)樗顝?fù)雜、最昂貴，并且在控制儀器的再次開(kāi)發(fā)中、尤其 是軟件的再次開(kāi)發(fā)中，也是最有風(fēng)險(xiǎn)的構(gòu)件。此外，對(duì)于微控制器來(lái)說(shuō)，
恰好始終沒(méi)有(相同的)第二貨源(Second Source )。
解決這個(gè)問(wèn)題的 一種方案規(guī)定將不再有貨的微控制器的軟件模塊 實(shí)施在一個(gè)FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)里，并按所述控制儀器在其它 方面老的結(jié)構(gòu)與連接技術(shù)(AVT)和機(jī)械過(guò)程安裝在一個(gè)MCM (多芯 片組件)上。但先決條件是完整的不再有貨的微控制器的軟件依然存 在。為了開(kāi)發(fā)所述微控制器，該軟件可能必須要一起進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并且最 終可以在所有提供的變異方案中、開(kāi)發(fā)階段中和派生物中的動(dòng)用。另外 FPGA的門(mén)數(shù)必須多。必須假設(shè)問(wèn)世一年的微控制器完全可以通過(guò)當(dāng) 前的FPGA來(lái)制備。
另 一種方案的目標(biāo)是將由各種不同的有貨的微控制器的等同硬件 模塊構(gòu)成的不再有貨的微控制器的硬件模塊在例如MCM上網(wǎng)狀連接， 并按在其它方面老舊的AVT或機(jī)械過(guò)程進(jìn)行安裝。這是在開(kāi)發(fā)新的微 控制器時(shí)的一種典型的控制儀器處理方法，其中由各自廠家的微控制器 家族中的現(xiàn)有模塊建立一個(gè)開(kāi)發(fā)板。Golden Oak的第一個(gè)評(píng)估(EVA) 板由二個(gè)微控制器組成，其中一個(gè)用作時(shí)間處理單元(TPU),而另一 個(gè)則用作另外的模塊。單獨(dú)模塊的通信必須通過(guò)微控制器的外部總線 (BUS)來(lái)進(jìn)行，這樣有可能由于外部通信緩慢導(dǎo)致性能的損失。在一種通用的控制儀器意義上的軟件因此必須至少對(duì)X個(gè)微控制器的外部
通信進(jìn)行改變或擴(kuò)展。
另外一種方案建議將不再有貨控制儀器完全由下一代控制儀器中 的控制儀器以插頭兼容的方式或者利用插頭適配器來(lái)代替。在此當(dāng)然假 設(shè)在下一代控制儀器中存在有一種用戶特定的或項(xiàng)目特定的后續(xù)控制 儀器。由于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)而產(chǎn)生的附加功能或附加軟件必須被不起作用地 使用。此外假設(shè)如果進(jìn)行改變的費(fèi)用應(yīng)該只限于數(shù)據(jù)應(yīng)用的話，則并 沒(méi)有功能方面的計(jì)劃破壞或者軟件的改變或者功能的重新設(shè)計(jì)。可能必 須使用一種在不同代的控制儀器之間遷移之后的軟件狀態(tài)。
由于許多的不安全性，因此在到目前為止所知的方案中并沒(méi)有什么 方案能可靠地解決這儲(chǔ)存的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于控制儀器在其批量生產(chǎn)停止之后，可以簡(jiǎn)單、 快速、可靠而且低成本地補(bǔ)充供給。
該優(yōu)點(diǎn)通過(guò) 一 種用于不再有貨的微控制器的仿真系統(tǒng) (Emulationssystem )來(lái)實(shí)現(xiàn)，該仿真系統(tǒng)具有有貨的微處理器和能夠在 所述微處理器上運(yùn)行的仿真軟件并具有解釋器，其中所述仿真軟件在所 述有貨的微控制器的硬件與所述不再有貨的微控制器的操作軟件之間 形成軟件層，并被匹配，使得有貨的微控制器的硬件與附加的仿真軟件 一起表現(xiàn)出如所述不再有貨的微控制器的硬件那樣的行為(Verhalten), 并且解釋器被匹配，以便將所述不再有貨的微控制器的操作軟件的地址 信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息映射成有貨的微控制器的功能相同的地址信 息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息。
本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是控制儀器的主要功能通過(guò)其計(jì)算機(jī)核或微控制 器來(lái)確定。由此出發(fā)，系統(tǒng)的一個(gè)重點(diǎn)在于通過(guò)有貨的計(jì)算機(jī)核或微控 制器來(lái)仿真不再有貨的計(jì)算機(jī)核或微控制器。借助于附加的在有貨的微 控制器上運(yùn)行的仿真軟件和解釋器(binary code translator (二進(jìn)制碼翻譯 器))，以功能和行為相同的方式來(lái)模擬或仿真編碼(命令和數(shù)據(jù))、 對(duì)寄存器或寄存器組、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、快閃存儲(chǔ)器等的存儲(chǔ) 器的存取、中斷和外圍模塊(例如像ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)、SIU(串 行輸入/輸出)、DIO (數(shù)字輸入/輸出)等等)。在停產(chǎn)時(shí)微控制器或者甚至控制儀器的存儲(chǔ)因此就變成多余了 。這
甚至適用于通常的如下最少量的存儲(chǔ)該最小量的儲(chǔ)存應(yīng)該防止在補(bǔ)充 供給的責(zé)任完全終止之后所儲(chǔ)存的微控制器或者甚至控制儀器過(guò)剩。所 述耗費(fèi)還只是局限于仿真器和解釋器。在一種代碼行為與運(yùn)行時(shí)間行為 (Laufzdtverhalten)大致為1: 1的映射中，這省去了其它的代價(jià)很高 的和;[艮有風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)軟件、硬件和應(yīng)用或數(shù)據(jù)供給進(jìn)行的匹配開(kāi)發(fā)。也不 再需要像例如在當(dāng)前通常從一代控制儀器遷移至下 一代時(shí)可能出現(xiàn)的 那樣對(duì)所供給的版本和變型確保安全。
老的、已有的和經(jīng)過(guò)測(cè)試的用于控制儀器以及它們的應(yīng)用數(shù)據(jù)組的 程序可以不作改動(dòng)地被繼續(xù)使用。
按照本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案在權(quán)利要求2至6中加以 說(shuō)明。
在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中規(guī)定設(shè)有一個(gè)適配器，用于使有貨的微 控制器的針腳連接(Pinning)匹配于不再有貨的微控制器的足跡 (Footpint)。因此不需要對(duì)用于有貨的控制器的控制儀器的印刷電路 板進(jìn)行修改，這可以使其能夠簡(jiǎn)單而成本低地被集成。
適配器優(yōu)選包括有定時(shí)器部件，它們被匹配以便模擬不再有貨的微 控制器的運(yùn)行時(shí)間行為。因此不必通過(guò)軟件本身來(lái)對(duì)例如延遲進(jìn)行仿 真，這簡(jiǎn)化了軟件。
適配器特別優(yōu)選地設(shè)計(jì)成用于設(shè)置在一個(gè)印刷電路板與有貨的微 控制器之間的中間印刷電路板。這樣的中間印刷電路板或者說(shuō)這樣的基 底實(shí)際上不需要在控制儀器里的其它的空間。必要的電平匹配和分立的 元器件同樣也被設(shè)置于其上。
仿真軟件也可以優(yōu)選地包括有指令序列，這種指令序列被匹配以便 仿真不再有貨的微控制器的運(yùn)行時(shí)間行為。因此尤其是當(dāng)適配器設(shè)計(jì)成
MCM并且達(dá)到其最大封裝密度時(shí)，可以完全地或者部分地代替適配器 上的定時(shí)器部件。
系統(tǒng)應(yīng)該優(yōu)選被用于對(duì) 一 種用于汽車(chē)的不再有貨的控制儀器進(jìn)行 仿真，因?yàn)檎轻槍?duì)這些儀器存在有各種各樣的既有數(shù)量上的也有運(yùn)行 時(shí)間上的補(bǔ)充供給責(zé)任。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)也通過(guò)一種用于對(duì)不再有貨的微控制器進(jìn)行仿真的 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此方法中，提供一種仿真軟件，并且將該軟件接在有貨的微控制器的硬件與不再有貨的微控制器的運(yùn)行軟件之間，從而使有貨 的微控制器的硬件與附加的仿真軟件 一起表現(xiàn)出同不再有貨的微控制 器的硬件那樣的行為，并且提供一種解譯器，它將不再有貨的微控制器 的操作軟件的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息映射成有貨的微控制器的 功能相同的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息。
這方法的重點(diǎn)在這里也在于通過(guò)有貨的計(jì)算機(jī)核或微控制器對(duì)不 再有貨的計(jì)算機(jī)核或微控制器進(jìn)行仿真。
因?yàn)樵摲椒ɑ旧舷抻谔峁┮环N適合的仿真軟件和一種相應(yīng)的解 釋器，因此可以特別容易地實(shí)施，而且速度也快。對(duì)不再有貨控制器的 已測(cè)試過(guò)的操作軟件的重新使用使其不僅可靠而且經(jīng)濟(jì)上有利。
按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選的改進(jìn)方案見(jiàn)權(quán)利要求8至11。 然后，在方法的一種有利的實(shí)施形式中規(guī)定提供一種適配器用于 使有貨的微控制器的針腳連接匹配于不再有貨的微控制器的足跡 (Footpoint)。因此控制儀器的印刷電路板不需要作相應(yīng)的修改。
優(yōu)選通過(guò)仿真軟件和/或通過(guò)定時(shí)器部件來(lái)模擬不再有貨的微控制 器的運(yùn)行時(shí)間行為 因此不僅模擬了原始的控制器的純粹的功能，而且 也模擬其具體的控制行為和調(diào)節(jié)行為，這些行為是根據(jù)其物理布置和特
定的AVT而得出的。
為了避免被仿真的控制器的反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，優(yōu)選使地址信息、編碼 信息和數(shù)據(jù)信息脫機(jī)地被解釋并且被存儲(chǔ)，并且只是在仿真軟件的運(yùn)行 時(shí)間時(shí)被實(shí)施。被解釋的信息因此只在實(shí)施此方法時(shí)才被調(diào)用并且可以 被更快地執(zhí)行，因此總是能產(chǎn)生切合實(shí)際的控制器行為，最多需要減速 而不需要額外的加速。
在運(yùn)行時(shí)間時(shí)調(diào)整和/或改變不再有貨的微控制器的硬件特性的應(yīng) 用數(shù)據(jù)可能的話也與有貨的控制器匹配。因此優(yōu)選使應(yīng)用數(shù)據(jù)同樣也通 過(guò)仿真軟件被轉(zhuǎn)換。這省去了手工的匹配或者通過(guò)附加需要的程序進(jìn)行 的匹配。
按照本發(fā)明的系統(tǒng)和方法以下就根據(jù) 一 個(gè)實(shí)施例參見(jiàn)附圖加以說(shuō) 明。相同的或作用相同的元部件采用相同的附圖標(biāo)記表示。


圖1表示一種按照現(xiàn)有技術(shù)的不再有貨的微控制器的邏輯層的已知 的沖莫型，和
7圖2表示有貨的微控制器的邏輯層的 一種按照本發(fā)明的模型。
具體實(shí)施例方式
圖1表示一種不再有貨的微控制器10的邏輯層的一種已知的模型。 具有地址信息和編碼信息12、 13的操作系統(tǒng)軟件11布置在數(shù)據(jù)14與 不同的硬件模塊MA (模塊A)至MC (模塊C)(比如串行的或并行 的接口、數(shù)字輸入/輸出等等)之間。
圖2表示了一種有貨的微控制器l(T的邏輯層的一種按照本發(fā)明的 模型。
在此，在有貨的微控制器10'的硬件與不再有貨的微控制器的運(yùn)行 系統(tǒng)軟件11之間設(shè)置了仿真軟件20作為另外一個(gè)軟件層，該仿真軟件 20用于使有貨的微控制器l(K的硬件與附加的仿真軟件20 —起表現(xiàn)出 如不再有貨的微控制器硬件那樣的行為。
由軟件11的地址信息和編碼的信息12、 13確定了不再有貨的微控 制器10的存儲(chǔ)器模型。由地址信息和編碼信息12、 13也確定了不再有 貨的微控制器10的硬件模塊MA至MC的配置。仿真軟件還配置了有 貨的微控制器l(T的硬件模塊MA至MC,并在此用另外的還空閑的硬 件模塊或者空閑的硬件模塊部分MC1、 MC2來(lái)替代缺少的模塊和/或缺 少的模塊性能，并用附加的仿真軟件20'替代缺少的模塊性能和運(yùn)行時(shí) 間匹配。這附加的軟件20 '必須在運(yùn)4亍時(shí)間時(shí)在對(duì)硬件才莫塊存取時(shí)附加 地實(shí)施。翻譯規(guī)則優(yōu)選地是硬件模塊特定的。該翻譯優(yōu)選地脫機(jī)進(jìn)行， 以便節(jié)省有貨的微控制器l(T的運(yùn)行時(shí)間資源，這是因?yàn)樵撐⒖刂破?0' 必須附加地執(zhí)行仿真軟件20、 2(K和解釋器21的任務(wù)。假設(shè)在微控制 器的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)中，功率和資源的進(jìn)一步增長(zhǎng)能夠滿足由于附加的仿真 而產(chǎn)生的對(duì)資源的附加需求。同樣，1/0硬件也必須可供在微控制器或 計(jì)算機(jī)核上使用。沒(méi)有或者只部分硬件對(duì)應(yīng)的模塊MC必須完全通過(guò)其 它的模塊和仿真軟件20、 2(y來(lái)模擬或仿真。這基本上相當(dāng)于一種完全 的新的實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)，它需要有進(jìn)行功能和行為相同的映射的附加費(fèi)用，但 在配置數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)14方面卻并沒(méi)有附加費(fèi)用。
此外不再有貨的微控制器10的軟件11根據(jù)地址信息、編碼信息和 數(shù)據(jù)信息12、 13、 14被解釋?zhuān)⒈环g成一種對(duì)于有貨的微控制器10' 來(lái)說(shuō)可處理的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息12'、 13\ 14'。不再有貨的微控制器10的、不具有到有貨的微控制器10 '的單個(gè)指令的映射 的指令必須通過(guò)有貨的微控制器l(K的指令序列來(lái)模擬。必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)
換和格式轉(zhuǎn)換(例如溢出、限制等)同樣也必須通過(guò)指令序列來(lái)進(jìn)行，
以便例如用32位(Bit)的處理來(lái)模擬16位(Bit)的處理。運(yùn)行時(shí)間 行為必須通過(guò)軟件延遲和/或硬件計(jì)時(shí)器15來(lái)模擬。最終在運(yùn)行時(shí)間時(shí) 調(diào)整或改變?cè)摬辉儆胸浀奈⒖刂破?0的硬件性能的應(yīng)用數(shù)據(jù)14同樣也 必須被轉(zhuǎn)換。這可以通過(guò)仿真器20、 2(T本身來(lái)進(jìn)行，而不會(huì)在調(diào)整數(shù) 據(jù)標(biāo)記時(shí)產(chǎn)生附加的應(yīng)用費(fèi)用。在此，解釋器21在運(yùn)行時(shí)間時(shí)讀取所 要仿真的控制器l(T的匯編程序指令并這樣對(duì)其解釋?zhuān)瑥亩a(chǎn)生相同功 能。備選方案是使不再有貨的微控制器10的地址12、編碼13和/或數(shù) 據(jù)14脫才幾地;故翻"^并^皮存儲(chǔ)，然后在運(yùn)4亍時(shí)間時(shí)實(shí)施。
一種這樣的對(duì)不再有貨的微控制器進(jìn)行的簡(jiǎn)單而快速的可靠而同
儲(chǔ)存問(wèn)題，并且可以在任何隨后的時(shí)刻實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充提供。
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權(quán)利要求
1.一種用于不再有貨的微控制器(10)的仿真系統(tǒng)，具有有貨的微控制器(10′)和能夠在有貨的微控制器(10′)上運(yùn)行的仿真軟件(20，20′)并有解釋器(21)，仿真軟件(20，20′)構(gòu)成了在有貨的微控制器(10′)的硬件與不再有貨的微控制器(10)的操作軟件(11)之間的軟件層，并被匹配，使得有貨的微控制器(10′)的硬件與附加的仿真軟件(20，20′)一起具有如同不再有貨的微控制器(10)的硬件那樣的行為，并且解釋器(21)被匹配，以便將不再有貨的微控制器(10)的操作軟件(11)的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息(12，13，14)映射成有貨的微控制器(10′)的功能相同的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息(12′，13′，14′)。
2. 按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中設(shè)有適配器用于使有貨的微控制 器(10')的針腳連接匹配于不再有貨的微控制器(10)的足跡。
3. 按權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該適配器包括有定時(shí)器部件 (15)，該定時(shí)器部件(15)被匹配以便模擬不再有貨的微控制器(10)的運(yùn)4亍時(shí)間4亍為。
4. 按權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該適配器設(shè)計(jì)成中間印刷電路 板，用于設(shè)置在印刷電路板與有貨的微控制器(10')之間。
5. 按上述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)，其中仿真軟件(20, 20')包 括有指令序列，所述指令序列被匹配以便模擬不再有貨的微控制器(10)的運(yùn)行時(shí)間行為。
6. 按上述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)用于仿真汽車(chē)的不再有貨的控 制儀器的應(yīng)用。
7. —種用來(lái)仿真不再有貨的微控制器(10)的方法，其中提供了仿 真軟件(20， 2CT ),并將該仿真軟件(20, 20')接在有貨的微控制器(l(T )的硬件與不再有貨的微控制器(10)的操作軟件(11)之間， 從而使有貨的微控制器(10')的硬件與附加的仿真軟件(20， 20') — 起具有如同不再有貨的微控制器(10)的硬件那樣的行為，并且提供有 解釋器(21)，它將不再有貨的微控制器(10)的操作軟件(11)的地 址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息(12, 13， 14)映射成有貨的微控制器(l(T ) 的功能相同的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息(12', 13、 14')。
8. 按權(quán)利要求7所述的方法，其中提供一種適配器，用于使有貨的微控制器(l(T )的針腳連接匹配于不再有貨的微控制器(10)的足跡。
9. 按權(quán)利要求7或8所述的方法，其中不再有貨的微控制器(10) 的運(yùn)行時(shí)間行為通過(guò)仿真軟件(20, 20')和/或通過(guò)定時(shí)器部件(15) 來(lái)模擬。
10. 按權(quán)利要求7至9中之一所述的方法，其中地址信息、編碼信 息和數(shù)據(jù)信息(12， 13, 14);故脫機(jī)地解釋和存儲(chǔ)，并且只在仿真軟件(20， 20')的運(yùn)行時(shí)間時(shí)才凈皮實(shí)施。
11. 按權(quán)利要求7至10中之一所述的方法，其中在運(yùn)行時(shí)間時(shí)調(diào)整 和/或改變不再有貨的微控制器(10)的硬件特性的應(yīng)用數(shù)據(jù)(14)同樣 通過(guò)仿真軟件^皮轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于不再有貨的微控制器的仿真系統(tǒng)和仿真方法，其具有有貨的微控制器(10′)和可以在微控制器(10′)上運(yùn)行的仿真軟件(20，20′)并有解釋器(21)，其中仿真軟件(20，20′)在有貨的微控制器(10′)的硬件與不再有貨的微控制器的操作軟件(11)之間形成軟件層，并被匹配，使得有貨的微控制器(10′)的硬件與附加的仿真軟件(20，20′)一起具有如同不再有貨的微控制器的硬件那樣行為，并且解譯器(21)被匹配，以便將不再有貨的微控制器的運(yùn)行軟件(11)的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息(12，13，14)映射成有貨的微控制器(10′)的功能相同的地址信息、編碼信息和數(shù)據(jù)信息(12′，13′，14′)。
文檔編號(hào)G06F9/455GK101685405SQ20091016466
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
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