用于不再有货的微控制器的仿真系统和仿真方法.pdf

本发明涉及一种用于不再有货的微控制器的仿真系统和仿真方法，其具有有货的微控制器(10′)和可以在微控制器(10′)上运行的仿真软件(20，20′)并有解释器(21)，其中仿真软件(20，20′)在有货的微控制器(10′)的硬件与不再有货的微控制器的操作软件(11)之间形成软件层，并被匹配，使得有货的微控制器(10′)的硬件与附加的仿真软件(20，20′)一起具有如同不再有货的微控制器的硬件那样行为，并且解译器(21)被匹配，以便将不再有货的微控制器的运行软件(11)的地址信息、编码信息和数据

1.  一种用于不再有货的微控制器(10)的仿真系统，具有有货的微控制器(10′)和能够在有货的微控制器(10′)上运行的仿真软件(20，20′)并有解释器(21)，仿真软件(20，20′)构成了在有货的微控制器(10′)的硬件与不再有货的微控制器(10)的操作软件(11)之间的软件层，并被匹配，使得有货的微控制器(10′)的硬件与附加的仿真软件(20，20′)一起具有如同不再有货的微控制器(10)的硬件那样的行为，并且解释器(21)被匹配，以便将不再有货的微控制器(10)的操作软件(11)的地址信息、编码信息和数据信息(12，13，14)映射成有货的微控制器(10′)的功能相同的地址信息、编码信息和数据信息(12′，13′，14′)。

2.  按权利要求1所述的系统，其中设有适配器用于使有货的微控制器(10′)的针脚连接匹配于不再有货的微控制器(10)的足迹。

3.  按权利要求2所述的系统，其中该适配器包括有定时器部件(15)，该定时器部件(15)被匹配以便模拟不再有货的微控制器(10)的运行时间行为。

4.  按权利要求2所述的系统，其中该适配器设计成中间印刷电路板，用于设置在印刷电路板与有货的微控制器(10′)之间。

5.  按上述权利要求之一所述的系统，其中仿真软件(20，20′)包括有指令序列，所述指令序列被匹配以便模拟不再有货的微控制器(10)的运行时间行为。

6.  按上述权利要求之一所述的系统用于仿真汽车的不再有货的控制仪器的应用。

7.  一种用来仿真不再有货的微控制器(10)的方法，其中提供了仿真软件(20，20′)，并将该仿真软件(20，20′)接在有货的微控制器(10′)的硬件与不再有货的微控制器(10)的操作软件(11)之间，从而使有货的微控制器(10′)的硬件与附加的仿真软件(20，20′)一起具有如同不再有货的微控制器(10)的硬件那样的行为，并且提供有解释器(21)，它将不再有货的微控制器(10)的操作软件(11)的地址信息、编码信息和数据信息(12，13，14)映射成有货的微控制器(10′)的功能相同的地址信息、编码信息和数据信息(12′，13′，14′)。

8.  按权利要求7所述的方法，其中提供一种适配器，用于使有货的微控制器(10′)的针脚连接匹配于不再有货的微控制器(10)的足迹。

9.  按权利要求7或8所述的方法，其中不再有货的微控制器(10)的运行时间行为通过仿真软件(20，20′)和/或通过定时器部件(15)来模拟。

10.  按权利要求7至9中之一所述的方法，其中地址信息、编码信息和数据信息(12，13，14)被脱机地解释和存储，并且只在仿真软件(20，20′)的运行时间时才被实施。

11.  按权利要求7至10中之一所述的方法，其中在运行时间时调整和/或改变不再有货的微控制器(10)的硬件特性的应用数据(14)同样通过仿真软件被转换。

用于不再有货的微控制器的仿真系统和仿真方法
技术领域
本发明涉及控制技术的领域、尤其是在该领域中所应用的微控制器。
背景技术
在对停产之后的控制仪器的补充供给义务方面，构件的储存有经济方面的风险。如果在其停供之前储存的构件不够，那就可能要在以后进行花费很大的再次开发，所述再次开发最终必定服务于总体上变更的领域。如果元器件储存得太多，那么就会引起储存的成本增加，并且必须在补充供给义务结束之后还要进行报废。最关键的储存构件是微控制器，这是因为它最复杂、最昂贵，并且在控制仪器的再次开发中、尤其是软件的再次开发中，也是最有风险的构件。此外，对于微控制器来说，恰好始终没有(相同的)第二货源(Second Source)。
解决这个问题的一种方案规定：将不再有货的微控制器的软件模块实施在一个FPGA(现场可编程门阵列)里，并按所述控制仪器在其它方面老的结构与连接技术(AVT)和机械过程安装在一个MCM(多芯片组件)上。但先决条件是：完整的不再有货的微控制器的软件依然存在。为了开发所述微控制器，该软件可能必须要一起进行开发，并且最终可以在所有提供的变异方案中、开发阶段中和派生物中的动用。另外FPGA的门数必须多。必须假设：问世一年的微控制器完全可以通过当前的FPGA来制备。
另一种方案的目标是：将由各种不同的有货的微控制器的等同硬件模块构成的不再有货的微控制器的硬件模块在例如MCM上网状连接，并按在其它方面老旧的AVT或机械过程进行安装。这是在开发新的微控制器时的一种典型的控制仪器处理方法，其中由各自厂家的微控制器家族中的现有模块建立一个开发板。Golden Oak的第一个评估(EVA)板由二个微控制器组成，其中一个用作时间处理单元(TPU)，而另一个则用作另外的模块。单独模块的通信必须通过微控制器的外部总线(BUS)来进行，这样有可能由于外部通信缓慢导致性能的损失。在一种通用的控制仪器意义上的软件因此必须至少对X个微控制器的外部通信进行改变或扩展。
另外一种方案建议：将不再有货控制仪器完全由下一代控制仪器中的控制仪器以插头兼容的方式或者利用插头适配器来代替。在此当然假设：在下一代控制仪器中存在有一种用户特定的或项目特定的后续控制仪器。由于进一步开发而产生的附加功能或附加软件必须被不起作用地使用。此外假设：如果进行改变的费用应该只限于数据应用的话，则并没有功能方面的计划破坏或者软件的改变或者功能的重新设计。可能必须使用一种在不同代的控制仪器之间迁移之后的软件状态。
由于许多的不安全性，因此在到目前为止所知的方案中并没有什么方案能可靠地解决这储存的问题。
发明内容
本发明的优点在于：控制仪器在其批量生产停止之后，可以简单、快速、可靠而且低成本地补充供给。
该优点通过一种用于不再有货的微控制器的仿真系统(Emulationssystem)来实现，该仿真系统具有有货的微处理器和能够在所述微处理器上运行的仿真软件并具有解释器，其中所述仿真软件在所述有货的微控制器的硬件与所述不再有货的微控制器的操作软件之间形成软件层，并被匹配，使得有货的微控制器的硬件与附加的仿真软件一起表现出如所述不再有货的微控制器的硬件那样的行为(Verhalten)，并且解释器被匹配，以便将所述不再有货的微控制器的操作软件的地址信息、编码信息和数据信息映射成有货的微控制器的功能相同的地址信息、编码信息和数据信息。
本发明的出发点是：控制仪器的主要功能通过其计算机核或微控制器来确定。由此出发，系统的一个重点在于通过有货的计算机核或微控制器来仿真不再有货的计算机核或微控制器。借助于附加的在有货的微控制器上运行的仿真软件和解释器(binary code translator(二进制码翻译器))，以功能和行为相同的方式来模拟或仿真：编码(命令和数据)、对寄存器或寄存器组、RAM(随机存取存储器)、快闪存储器等的存储器的存取、中断和外围模块(例如像ADC(模拟数字转换器)、SIU(串行输入/输出)、DIO(数字输入/输出)等等)。
在停产时微控制器或者甚至控制仪器的存储因此就变成多余了。这甚至适用于通常的如下最少量的存储：该最小量的储存应该防止在补充供给的责任完全终止之后所储存的微控制器或者甚至控制仪器过剩。所述耗费还只是局限于仿真器和解释器。在一种代码行为与运行时间行为(Laufzeitverhalten)大致为1∶1的映射中，这省去了其它的代价很高的和很有风险的对软件、硬件和应用或数据供给进行的匹配开发。也不再需要像例如在当前通常从一代控制仪器迁移至下一代时可能出现的那样对所供给的版本和变型确保安全。
老的、已有的和经过测试的用于控制仪器以及它们的应用数据组的程序可以不作改动地被继续使用。
按照本发明的系统的优选的改进设计方案在权利要求2至6中加以说明。
在一种优选的实施形式中规定：设有一个适配器，用于使有货的微控制器的针脚连接(Pinning)匹配于不再有货的微控制器的足迹(Footpint)。因此不需要对用于有货的控制器的控制仪器的印刷电路板进行修改，这可以使其能够简单而成本低地被集成。
适配器优选包括有定时器部件，它们被匹配以便模拟不再有货的微控制器的运行时间行为。因此不必通过软件本身来对例如延迟进行仿真，这简化了软件。
适配器特别优选地设计成用于设置在一个印刷电路板与有货的微控制器之间的中间印刷电路板。这样的中间印刷电路板或者说这样的基底实际上不需要在控制仪器里的其它的空间。必要的电平匹配和分立的元器件同样也被设置于其上。
仿真软件也可以优选地包括有指令序列，这种指令序列被匹配以便仿真不再有货的微控制器的运行时间行为。因此尤其是当适配器设计成MCM并且达到其最大封装密度时，可以完全地或者部分地代替适配器上的定时器部件。
系统应该优选被用于对一种用于汽车的不再有货的控制仪器进行仿真，因为正是针对这些仪器存在有各种各样的既有数量上的也有运行时间上的补充供给责任。
本发明的优点也通过一种用于对不再有货的微控制器进行仿真的方法来实现，在此方法中，提供一种仿真软件，并且将该软件接在有货的微控制器的硬件与不再有货的微控制器的运行软件之间，从而使有货的微控制器的硬件与附加的仿真软件一起表现出同不再有货的微控制器的硬件那样的行为，并且提供一种解译器，它将不再有货的微控制器的操作软件的地址信息、编码信息和数据信息映射成有货的微控制器的功能相同的地址信息、编码信息和数据信息。
这方法的重点在这里也在于通过有货的计算机核或微控制器对不再有货的计算机核或微控制器进行仿真。
因为该方法基本上限于提供一种适合的仿真软件和一种相应的解释器，因此可以特别容易地实施，而且速度也快。对不再有货控制器的已测试过的操作软件的重新使用使其不仅可靠而且经济上有利。
按照本发明的方法的优选的改进方案见权利要求8至11。
然后，在方法的一种有利的实施形式中规定：提供一种适配器用于使有货的微控制器的针脚连接匹配于不再有货的微控制器的足迹(Footpoint)。因此控制仪器的印刷电路板不需要作相应的修改。
优选通过仿真软件和/或通过定时器部件来模拟不再有货的微控制器的运行时间行为。因此不仅模拟了原始的控制器的纯粹的功能，而且也模拟其具体的控制行为和调节行为，这些行为是根据其物理布置和特定的AVT而得出的。
为了避免被仿真的控制器的反应时间过长，优选使地址信息、编码信息和数据信息脱机地被解释并且被存储，并且只是在仿真软件的运行时间时被实施。被解释的信息因此只在实施此方法时才被调用并且可以被更快地执行，因此总是能产生切合实际的控制器行为，最多需要减速而不需要额外的加速。
在运行时间时调整和/或改变不再有货的微控制器的硬件特性的应用数据可能的话也与有货的控制器匹配。因此优选使应用数据同样也通过仿真软件被转换。这省去了手工的匹配或者通过附加需要的程序进行的匹配。
按照本发明的系统和方法以下就根据一个实施例参见附图加以说明。相同的或作用相同的元部件采用相同的附图标记表示。
附图说明
图1表示一种按照现有技术的不再有货的微控制器的逻辑层的已知的模型，和
图2表示有货的微控制器的逻辑层的一种按照本发明的模型。
具体实施方式
图1表示一种不再有货的微控制器10的逻辑层的一种已知的模型。具有地址信息和编码信息12、13的操作系统软件11布置在数据14与不同的硬件模块MA(模块A)至MC(模块C)(比如串行的或并行的接口、数字输入/输出等等)之间。
图2表示了一种有货的微控制器10′的逻辑层的一种按照本发明的模型。
在此，在有货的微控制器10′的硬件与不再有货的微控制器的运行系统软件11之间设置了仿真软件20作为另外一个软件层，该仿真软件20用于使有货的微控制器10′的硬件与附加的仿真软件20一起表现出如不再有货的微控制器硬件那样的行为。
由软件11的地址信息和编码的信息12、13确定了不再有货的微控制器10的存储器模型。由地址信息和编码信息12、13也确定了不再有货的微控制器10的硬件模块MA至MC的配置。仿真软件还配置了有货的微控制器10′的硬件模块MA至MC，并在此用另外的还空闲的硬件模块或者空闲的硬件模块部分MC1、MC2来替代缺少的模块和/或缺少的模块性能，并用附加的仿真软件20′替代缺少的模块性能和运行时间匹配。这附加的软件20′必须在运行时间时在对硬件模块存取时附加地实施。翻译规则优选地是硬件模块特定的。该翻译优选地脱机进行，以便节省有货的微控制器10′的运行时间资源，这是因为该微控制器10′必须附加地执行仿真软件20、20′和解释器21的任务。假设：在微控制器的进一步开发中，功率和资源的进一步增长能够满足由于附加的仿真而产生的对资源的附加需求。同样，1/0硬件也必须可供在微控制器或计算机核上使用。没有或者只部分硬件对应的模块MC必须完全通过其它的模块和仿真软件20、20′来模拟或仿真。这基本上相当于一种完全的新的实现开发，它需要有进行功能和行为相同的映射的附加费用，但在配置数据和应用数据14方面却并没有附加费用。
此外不再有货的微控制器10的软件11根据地址信息、编码信息和数据信息12、13、14被解释，并被翻译成一种对于有货的微控制器10′来说可处理的地址信息、编码信息和数据信息12′、13′、14′。不再有货的微控制器10的、不具有到有货的微控制器10′的单个指令的映射的指令必须通过有货的微控制器10′的指令序列来模拟。必要的数据转换和格式转换(例如溢出、限制等)同样也必须通过指令序列来进行，以便例如用32位(Bit)的处理来模拟16位(Bit)的处理。运行时间行为必须通过软件延迟和/或硬件计时器15来模拟。最终在运行时间时调整或改变该不再有货的微控制器10的硬件性能的应用数据14同样也必须被转换。这可以通过仿真器20、20′本身来进行，而不会在调整数据标记时产生附加的应用费用。在此，解释器21在运行时间时读取所要仿真的控制器10′的汇编程序指令并这样对其解释，从而产生相同功能。备选方案是使不再有货的微控制器10的地址12、编码13和/或数据14脱机地被翻译并被存储，然后在运行时间时实施。
一种这样的对不再有货的微控制器进行的简单而快速的可靠而同时又低成本的仿真全面解决了至今为止存在的要紧的各代控制仪器的储存问题，并且可以在任何随后的时刻实现补充提供。