[发明专利]一种基于硬件系统对航空发动机模型加速的方法

说明书

本发明公开一种基于硬件系统对航空发动机模型加速的方法。该方法采用DSP实现通用算法，由于DSP开发能够使用C语言且DSP本身擅长进行浮点数运算，因此开发过程较为简单；采用FPGA实现数据的高速传输和特定算法，由于FPGA并行度较高，因此在处理此类算法时速度很快。

技术领域

本发明属于航空领域，具体涉及一种航空发动机模型加速方法。

背景技术

目前，航空发动机模型的实现方法都是基于计算机的，所采用的软件大多为MATLAB，有很多基于MATLAB的非线性航空发动机仿真软件包，如NASA格林研究中心研制的民用模块化航空推进系统仿真程序包(CMAPSS)，发动机性能仿真程序T-MATS等。受限于计算机本身以及所使用的仿真软件的运行速度，造成运算速度较低。另外，航空发动机模型中有许多调用频次高的基础算法，这类算法会占用CPU大量的时间，从而导致CPU处理核心事件的时间减少。对于模型中并行度较高的一些任务，如矩阵运算，通过计算机实现也并没有很大的优势。

综上所述，现有的航空发动机仿真模型的实现方法运算速度较慢，处理核心事件的效率不高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于硬件系统对航空发动机模型加速的方法。该方法采用DSP实现通用算法，由于DSP开发能够使用C语言且DSP本身擅长进行浮点数运算，因此开发过程较为简单；采用FPGA实现数据的高速传输和特定算法，由于FPGA并行度较高，因此在处理此类算法时速度很快。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：搭建用于加速航空发动机模型算法的硬件系统；

硬件系统采用DSP+FPGA+DDR3架构，其中DSP采用TI公司的TMS320C6657，用于航空发动机模型算法运算功能；

FPGA部分包括Xilinx公司的Virtex-7系列的XC7VX690T FPGA和Spartan-3系列的XC200AN FPGA；XC7VX690T FPGA用于航空发动机模型算法中高并行度算法的加速以及数据的快速传输；XC200AN FPGA用于对硬件系统的时钟、电源及外设的管理；

TMS320C6657 DSP、XC7VX690T FPGA和XC200AN FPGA三者之间能够两两互相进行双向通讯；

TMS320C6657 DSP和XC7VX690T FPGA均外置DDR3 memory，用于航空发动机模型算法临时数据的缓存；TMS320C6657 DSP和XC7VX690T FPGA都配置有Flash用于航空发动机模型算法程序的烧写；TMS320C6657 DSP和XC7VX690T FPGA之间通过SRIO接口进行高速数据传输，通过EMIF16接口进行低速数据传输；硬件系统通信协议采用TCP/IP协议，TMS320C6657 DSP和XC7VX690T FPGA均连接了以太网接口；

步骤2：航空发动机模型算法导入；

将航空发动机模型算法中高并行度算法使用硬件描述语言进行编写，采用XC7VX690T FPGA实现；

将航空发动机模型算法中的通用算法导入TMS320C6657 DSP中，具体如下：

在开发软件CCS中创建工程，选择设备型号为TMS320C6657，将航空发动机模型算法中的通用算法导入已创建的工程，并加入gel文件和cmd文件，gel文件和cmd文件分别实现对DSP初始化和对DSP存储空间进行分配的功能；然后对算法进行编译，修正语法错误直至编译通过；

步骤3：经过步骤1和步骤2，实现通过硬件对航空发动机模型加速的目标。