[发明专利]用于配置自动化系统的方法

说明书

本发明涉及一种用于借助于处理单元对自动化系统的计算机生成的配置的方法，该自动化系统具有多个计算节点（ECU1，ECU2，FCCS）。该方法包括以下步骤：a）在处理单元处接收（S1）计算机生成的排序约束数据集（SQ1，SQ2），所述排序约束数据集（SQ1，SQ2）描述了将在自动化系统上执行的软件系统，并且包括分布在多个计算节点之上的软件组件（SW1‑SW3）和可运行功能实体（P211‑P213）以及可运行功能实体（P211‑P213）的时序、排序和并发性信息；b）由处理单元从排序约束数据集（SQ1，SQ2）生成（S2）转移矩阵（P1，P2），所述转移矩阵（P1，P2）具有多个矩阵元素，矩阵元素中的每个通过转移值描述从一个可运行功能实体到另一个可运行功能实体的转移；c）在处理单元处接收（S3）计算机生成的通信矩阵，所述计算机生成的通信矩阵描述在自动化系统中的计算节点之间的通信链路；d）由处理单元从排序约束数据集（SQ1，SQ2）和通信矩阵中生成（S4）马尔可夫链（MC1，MC2，MC）；e）由处理单元从马尔可夫链生成（S5）分布函数，所述分布函数针对软件组件（SW1‑SW3）和可运行功能实体（P211‑P213）的特定时序分布，描述由软件组件（SW1‑SW3）和可运行功能实体使用的计算节点的资源；f）由处理单元通过公式化和解决约束优化问题来优化（S6）资源分配。

本发明涉及用于配置具有多个计算节点的自动化系统的方法和系统。

供在自动化系统中使用的嵌入式软件系统的设计包括若干个相互关联的步骤，其牵涉到来自不同领域的专家。它从用于信号处理、估计和控制的算法的概念设计开始。在概念阶段中，导出信息的原则，诸如所需信号的列表、处理算法的结构中的类型及其参数化，以便与手头的物理系统一起进行适当的操作。该阶段经常在基于模型的设计工具中进行，所述设计工具诸如是Mathworks的Matlab/Simulink或Ansys Esterel的Scade套件。

在概念设计之后，算法被递交给软件工程师，软件工程师将它们拆分成软件组件和可运行功能（所谓的：可运行件），将它们分布在嵌入式计算节点（电子控制单元ECU）之上，将可运行件、即可运行的功能实体与操作系统的任务相结合，设计调度以及设计计算节点之间的通信。

在最先进的技术水平下，计算节点内的调度设计由调度优化工具支持，所述调度优化工具诸如是Timing Architect的TA套件。类似的工具、诸如Mentor Graphics VSA COM设计器，优化总线系统的通信设计。

在概念阶段和软件工程阶段中的学科专家之间的交互是有问题的。这些群组使用不同的语言、不同的模型和不同的工具。然而，算法设计者（信号处理和控制工程师）与软件工程师之间的适当沟通对于确保算法的可运行件在部署时以适当的次序并且在适当的时序下被执行是至关重要的。在该方面中的疏忽导致不适当的部署缺陷，其需要在验证动作期间被检测和调试。

在嵌入式软件设计的概念阶段中，必须调度许多并发的软件组件来部分地并行、并且部分地顺序运行，以满足时间约束。从架构结构中发现软件元素中的每一个可以如何影响彼此和整个项目，可以缩减后期的成本和问题。

软件架构可以用例如UML、SysML、EAST-ADL、AADL等之类的多种语言定义。关于时序，ARINC、Amalthea和EAST-ADL为嵌入式抢占目标环境定义了时序约束。然而，从软件架构的角度，对抢占操作系统中的软件执行进行时序分析对于嵌入式软件的正确设计是至关重要的。

因此，本发明的一个目的是提供用于嵌入式软件配置的方法和系统，该嵌入式软件用于自动化系统的配置，该自动化系统使得能够自动化且容易地进行软件执行的时序分析。

该目的通过根据权利要求1的方法、根据权利要求12的特征的计算机程序产品和根据权利要求13的特征的系统来解决。从属权利要求中阐述了另外的实施例。