1.本技术涉及电力电子系统硬件在环仿真技术领域，特别涉及一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法及装置。
背景技术：2.在“碳中和，碳达峰”能源战略规划中，电能变换是绿色节能、新能源利用以及电能安全建设的关键技术。电能变换技术由信号控制单元和功率变换单元构成的电力电子系统实现。快速地、准确地、低成本地开发电力电子系统是提高建设效率和降低建设成本的关键步骤，而硬件在环仿真为设计、调试和验证电力电子系统变换功能、动态性能和故障响应提供了有效工具。硬件在环仿真技术是将实际硬件控制器嵌入到数值模型仿真闭环运行中，利用软件仿真器计算功率电路数值模型的运行过程，从而实现电力电子系统连续与离散状态的多时间尺度动力学表征。然而，随着大规模新能源接入的新型电力系统及微电网的建设需求，电力电子系统的系统规模越来越大，系统拓扑架构越来越复杂，电力电子变换单元越来越多，导致硬件在环仿真系统在固定控制周期内难以完成系统复杂的功率电路数值模型解算，从而无法满足新型电力系统及微电网中电力电子系统的硬件在环仿真需求。因此，如何实现较大规模电力电子系统的准确硬件在环仿真是亟需解决的关键问题，是新型电力系统中设计、分析和验证电力电子系统运行特征的关键工具开发的难点问题。
3.相关技术中，为解决如何实现大规模电力电子系统硬件在环仿真的关键问题，主要从建模简化、仿真方法加速、计算硬件并行化以及系统结构解耦等方面研究。在建模简化方面，在大系统规模的电力电子系统中针对半桥/全桥模块的外特性建模，不再对模块内的开关元件建模，以简化建模的数学表达，进而实现简化仿真解算过程。然而，模块内的开关元件动作无法表征，电力电子系统硬件在环仿真的表征时间尺度范围缩小，表征的精度被降低。在仿真方法加速方面，将时间离散的计算步长设置为一步带两步，即减小高精度表征对仿真步长的要求，也有将仿真状态数据更新的步长减小以实现高精度，计算步长保持不变实现计算量减小的方法，均是为减少计算量提高硬件在环仿真中仿真速度而努力。然而这是治标不治本的方案，在系统规模逐渐增大的背景下难以继续发挥关键作用。在计算硬件并行化方面，构建软件仿真器的时候采用具有并行功能的多中央处理器(cpu)、多现场可编程门阵列(fpga)以及cpu+fpga的计算硬件，可以将计算任务分配到不同的cpu或fpga上并行执行，从而提高软件仿真器计算功率电路数值模型的能力和速度，然而这将大幅增加软件仿真器成本，特别是fpga的价格非常不利于硬件在环仿真的低成本建设。在系统结构解耦方面，将大规模电力电子系统解耦成多个子系统进行仿真解算，能够降低软件仿真器中电力电子系统的复杂度，进而简化系统模型的矩阵维度，并简化功率电路的仿真解算过程，提高硬件在环仿真速度。然而大规模电力电子系统的解耦会将本来具有强耦合特性的系统划分，导致子系统之间的数据交互过程被简化和延时，进而导致电力电子系统硬件在环仿真的精度降低。
4.因此，为了能够实现较大规模电力电子系统准确的硬件在环仿真，解决因复杂系
统中软件仿真器计算速度大幅慢于实际时间流速导致的硬件在环仿真无法准确完成的问题，以应对新型电力系统及微电网中电力电子系统的硬件在环仿真需求，需要对大规模电力电子系统的硬件在环仿真方法开展进一步的研究与开发。
技术实现要素：5.本技术提供一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法、装置、电子设备及存储介质，解决了因复杂系统中软件仿真器计算速度大幅慢于实际时间流速导致的硬件在环仿真无法准确完成的问题，在较大规模电力电子系统仿真算例下实现准确的硬件在环仿真。
6.本技术第一方面实施例提供一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法，所述硬件在环仿真系统包括硬件控制器和软件仿真器，包括以下步骤：基于调节数据交互周期，设置数据交互事件之间的时间间距，并根据所述时间间距设置所述软件仿真器中的虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比；根据所述硬件控制器的数据交互事件记录所述软件仿真器中虚拟时间点，得到所述软件仿真器的虚拟时间轴；记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，在单个控制周期内仿真电路计算完成后，等待到达所述虚拟时间轴虚拟时间记录点时将仿真结果传递到所述硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。
7.可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：所述硬件在环仿真系统以固定周期交互所述硬件控制器中闭环计算得到的控制信号和所述软件仿真器中所述仿真电路解算得到的仿真结果。
8.可选地，在本技术的一个实施例中，所述软件仿真器中仿真电路的计算过程实际耗时由所述仿真电路的系统复杂度、仿真驱动方法以及所述软件仿真器计算能力决定。
9.可选地，在本技术的一个实施例中，所述记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，包括：所述软件仿真器的实际时间轴的时间流速与所述硬件控制器的运行时间一致。
10.本技术第二方面实施例提供一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置，所述硬件在环仿真系统包括硬件控制器和软件仿真器，包括：设置模块，用于基于调节数据交互周期，设置数据交互事件之间的时间间距，并根据所述时间间距设置所述软件仿真器中的虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比；记录模块，用于根据所述硬件控制器的数据交互事件记录所述软件仿真器中虚拟时间点，得到所述软件仿真器的虚拟时间轴；仿真模块，用于记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，在单个控制周期内仿真电路计算完成后，等待到达所述虚拟时间轴虚拟时间记录点时将仿真结果传递到所述硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。
11.可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：计算模块，用于所述硬件在环仿真系统以固定周期交互所述硬件控制器中闭环计算得到的控制信号和所述软件仿真器中所述仿真电路解算得到的仿真结果。
12.可选地，在本技术的一个实施例中，所述软件仿真器中仿真电路的计算过程实际耗时由所述仿真电路的系统复杂度、仿真驱动方法以及所述软件仿真器计算能力决定。
13.可选地，在本技术的一个实施例中，所述记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，包括：所述软件仿真器的实际时间轴的时间流速与所述硬件控制器的运行时间一致。
14.本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法。
15.本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法。
16.本技术实施例的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法、装置、电子设备及存储介质，实现了较大规模电力电子系统的准确硬件在环仿真，从传统硬件控制器的时间控制仿真进程方式，转移到由数据交互事件控制仿真进程，实现软件仿真器中虚拟时间轴自定义功能。从而通过调节虚实时间流速比以控制软件仿真器中功率电路数值模型解算结果的数据交互同步进程。利用本技术实施例的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法，能够彻底解决因复杂系统中软件仿真器计算速度大幅慢于实际时间流速导致的硬件在环仿真无法准确完成的问题。从而提高科研人员进行大规模电力电子系统设计、调试和验证的工作效率，提高新型电力系统及微电网中电能变换装备的开发建设效率。
17.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
18.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1为根据本技术实施例提供的一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法的流程图；
20.图2为根据本技术实施例提供的一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法中硬件控制器和软件仿真器的时序配置示意图；
21.图3为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法构建的电力电子系统硬件在环仿真架构示意图；
22.图4为根据本技术实施例提供的数据交互周期与虚拟控制周期以及仿真运行实际耗时之间的关系示意图；
23.图5为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真时序示意图与实时硬件在环仿真时序示意图以及仿真计算溢出的时序示意图对比；
24.图6为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证所采用的电力电子系统硬件在环仿真架构实物图；
25.图7为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证所需具有简单系统规模的实验样机实物图及其拓扑结构；
26.图8为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证所需具有简单系统规模的硬件在环仿真结果与实验结果对比；
27.图9为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证所需具有简单系统规模的硬件在环仿真在不同虚实时间流速比情况下的仿真结果对比；
28.图10为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证所需具有简单系统规模的硬件在环仿真在产生振荡的控制参数下以及不同虚实时间流速比情况下的仿真结果对比和fft分析结果对比；
29.图11为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证所需具有复杂系统规模的实验样机实物图及其拓扑结构；
30.图12为根据本技术实施例提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证所需具有复杂系统规模的硬件在环仿真结果与实验结果对比；
31.图13为根据本技术实施例的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置的示例图；
32.图14为申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
33.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
34.下面参考附图描述本技术实施例的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法、装置、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中提到的建模简化、仿真方法加速、计算硬件并行化以及系统结构解耦方面的研究难以解决因复杂系统中软件仿真器计算速度大幅慢于实际时间流速导致的硬件在环仿真无法准确完成的问题，本技术提供了一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法，硬件在环仿真系统包括硬件控制器和软件仿真器，在该方法中，实现了较大规模电力电子系统的准确硬件在环仿真，从传统硬件控制器的时间控制仿真进程方式，转移到由数据交互事件控制仿真进程，实现软件仿真器中虚拟时间轴自定义功能。由此，解决了因复杂系统中软件仿真器计算速度大幅慢于实际时间流速导致的硬件在环仿真无法准确完成的问题。
35.具体而言，图1为根据本技术实施例提供的一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法的流程图。
36.如图1所示，该基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法包括以下步骤：
37.在步骤s101中，基于调节数据交互周期，设置数据交互事件之间的时间间距，并根据时间间距设置软件仿真器中的虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比。
38.结合图2所示，首先配置硬件控制器设置数据交互事件轴，通过调节数据交互周期以设置数据交互事件之间的时间间距，从而设置软件仿真器中的虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比。
39.数据交互事件轴由硬件在环仿真系统中数据交互事件组成，在确保事件之间的数据逻辑正确的前提下，事件之间的时间间距可以根据仿真需求进行调节。
40.在步骤s102中，根据硬件控制器的数据交互事件记录软件仿真器中虚拟时间点，得到软件仿真器的虚拟时间轴。
41.配置软件仿真器中虚拟时间的记录动作由硬件控制器的数据交互事件触发，即接收到一个数据交互事件记录一次虚拟时间点，虚拟时间点之间的间距为虚拟控制周期，在仿真空间中由被仿真电路的控制周期决定，不随硬件控制器的数据交互周期调节而变化。
42.软件仿真器中的虚拟时间轴是指被仿真电路的模拟时间，而不是软件仿真器的实际运行时间，的虚拟时间点由硬件控制器的数据交互事件驱动，以单位递增的方式标记，进而确保虚拟控制周期在数据交互周期调节过程中保持不变。
43.在步骤s103中，记录软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到软件仿真器的实际时间轴，在单个控制周期内仿真电路计算完成后，等待到达虚拟时间轴虚拟时间记录点时将仿真结果传递到硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。
44.可选地，在本技术的实施例中，硬件在环仿真系统以固定周期交互硬件控制器中闭环计算得到的控制信号和软件仿真器中仿真电路解算得到的仿真结果。
45.软件仿真器中仿真电路的计算过程实际耗时构成软件仿真的实际时间轴，由仿真电路的系统复杂度、仿真驱动方法以及软件仿真器计算能力决定，一个控制周期内的仿真电路计算完成后等待虚拟时间记录点发生再将仿真结果传递到硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。
46.软件仿真器在功率电路仿真过程中所消耗的时间构成实际时间轴，其时间流速与硬件控制器的运行时间一致，当仿真电路的系统复杂度高，软件仿真器采用的仿真方法需要反复迭代或高密度的方程求解，以及搭载软件仿真器的计算硬件性能不够高时，仿真模拟时间内的数据结果需要花费数倍时间，因此通过调节数据交互周期在虚拟控制周期不变的情况下有足够时间用于仿真计算，以适应系统规模较大的电力电子硬件在环仿真。
47.硬件控制器和软件仿真器的时序配置构成本技术实施例所提基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法，能够扩大硬件在仿真的系统规模，降低对计算硬件的性能要求和成本。
48.在本技术的实施例中，如图3所示，利用基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法构建的电力电子系统硬件在环仿真架构，由的soc系列控制板作为硬件控制器，由搭载linux操作系统的计算机中的cpu作为软件仿真器。
49.硬件控制器通过pcie接口与软件仿真器之间实现数据交互，从软件仿真器获得电压电流采样信号进行控制策略的计算，进而得到控制输出信号，并与硬件控制器中数据交互事件的时序信号一并发送到软件仿真器。
50.收到数据交互事件的时序信号后对软件仿真器进行时序配置，即记录虚拟时间点，根据虚拟时间驱动仿真器执行功率电路数值模型的仿真算法，从而得到仿真计算结果，即电力电子系统中各电压电流的状态变量。
51.提供一台操作主机用于控制程序编写与下载，以及用于变换调整软件仿真器中的功率电路数值模型及其连接关系，同时用于输出和显示硬件在环仿真的结果。
52.在本技术的实施例中，如图4所示，硬件控制器的数据交互周期、软件仿真器的虚拟控制周期、软件仿真运行实际耗时之间的关系示意图，具体地，数据交互事件之间的时间间距构成数据交互周期，软件仿真器中功率电路仿真需要模拟的控制周期内的虚拟时间长度构成虚拟控制周期，功率电路仿真计算过程消耗的实际时间构成软件仿真运行实际耗时。
53.进一步地，软件仿真运行实际耗时与被仿真功率电路的系统复杂度、软件仿真器的计算硬件的性能优劣程度、以及仿真方法的高效性有关，不同情形下仿真相同虚拟时间内的运行结果其软件仿真运行耗时的长短不一样。
54.进一步地，如图4所示，在相同的被仿真电路虚拟时间δtc内，软件仿真运行耗时tr分为三种情形，其中，情形#1为软件仿真运行耗时超过被仿真电路模拟的虚拟时间，即仿真计算速度慢于被仿真系统虚拟时间流速；情形#2为软件仿真器运行耗时等于被仿真电路模拟的虚拟时间，即仿真计算速度实时同步于被仿真系统虚拟时间流速；情形#3为软件仿真运行耗时小于被仿真电路模拟的虚拟时间，即仿真计算速度相对于被仿真系统虚拟时间流速实现了超实时仿真。
55.进一步地，定义虚拟时间流速为v
vt
为虚拟时间比实际时间，能够根据公式(1)计算得到虚拟时间流速，其中tc为软件仿真器的虚拟时间，
[0056][0057]
进一步地，软件仿真器虚拟时间流速与实际时间流速同步时，定义同步流速比σ，即情形#2下，v
vt
＝σ。进而定义λ为虚拟时间流速系数，不同情形下的虚拟时间流速能够根据公式(2)计算得到，其中，λ》1时为情形#1，λ＝1时为情形#2，λ《1时为情形#3。
[0058]vvt
＝λσ,λ》0 (2)
[0059]
进一步地，通过调节数据交互周期δtd，实现软件仿真器中虚拟时间记录点的实际时间间距调节，即可调节虚拟时间流速v
vt
，得到不同的虚拟时间流速系数λ。
[0060]
在本技术的实施例中，如图5的(a)所示，为实时硬件在环仿真的硬件控制器与软件仿真器的时序示意图，图5的(b)所示，为传统实时硬件在环仿真的硬件控制器与软件仿真器的时序配置下仿真计算溢出时的示意图，如图5的(c)所示，为基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真中硬件控制器与软件仿真器的时序示意图。
[0061]
具体地，图5的(a)中，实时硬件在环仿真系统中软件仿真器的虚拟时间轴与硬件控制器的数据交互事件轴的时间是同步的，软件仿真器在硬件控制器的数据交互周期内能够完成软件仿真的实际运行过程。
[0062]
图5的(b)中，当软件仿真器的计算能力不足，或被仿真的功率电路系统复杂度高，将导致在硬件控制器的数据交互周期内无法完成软件仿真计算，导致仿真计算溢出导致数据交互错乱，进而导致控制事件与仿真数据之间的逻辑关系错误，最后导致硬件在环仿真结果不正确。
[0063]
图5的(c)中，调节硬件控制器的数据交互周期成原来的2倍，软件仿真器的虚拟时间标记被数据交互事件触发，当数据交互事件发生时虚拟时间加一个控制周期单位，从而实现虚拟时间流速相当于实际时间流速慢2倍，即λ＝0.5，从而预留足够的实际时间给软件仿真计算过程，且保证了控制事件与仿真数据之间逻辑正确，进而得到正确的硬件在环仿真结果。
[0064]
在本技术的实施例中，如图6所示，为了验证基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法，搭建了基于cpu软件仿真器的硬件在环仿真系统，展示硬件控制器、软件仿真器和操作主机的实物。
[0065]
下面结合附图和一个具体实施例对本技术实施例的基于数据交互事件驱动的硬
件在环仿真方法进行验证。
[0066]
图7展示了一个具体实施例的硬件在环仿真系统中电力电子变压器的实验样机实物图及其电路拓扑结构，共包含24个有源开关管，其中前端变换器为三电平三相整流器，中间电气隔离采用双有源桥变换器，后端变换器为单相逆变器，双有源桥变换器的开关频率为20khz，在50kva额定功率的电力电子系统中为高频变换器，其虚拟控制周期为50μs，其基本电气参数如表1所示。此电力电子系统的系统复杂度并不高，因此可以用于验证本技术实施例的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法的正确性。
[0067]
表1电力电子变压器的电气参数
[0068][0069]
图8展示了用于验证本技术实施例所提基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法的仿真及实验结果对比，在λ＝1的情况下得到的硬件在环仿真结果与图7所示实验样机得到的实验结果对比，提供了前端整流器输出电压的动态过程波形和隔离双有源桥变换器输出电压的动态过程波形，提供的对比结果验证了本技术实施例所提基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法的正确性。
[0070]
进一步地，图9展示了本技术实施例所提基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法下设置不同的虚拟时间流速并对比其仿真结果，即对比不同λ下硬件在环仿真结果。可见在前端整流器输出电压从700v到600v的动态过程中，分别设置了λ＝1、0.5、0.33、0.25，得到4种情况下的硬件在环仿真结果几乎保持一致，验证了不同虚拟时间流速对硬件在环仿真结果的准确性并不影响。
[0071]
进一步地，图10展示了本技术实施例所提基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法下设置不同的虚拟时间流速，即分别设置λ＝1、0.5、0.33、0.25，且在对电力电子变压器输出电压产生振荡的控制参数下，得到输出电压的硬件在环仿真结果并进行对比。同时，为了分析不同虚拟时间流速下输出电压振荡频率差异，图10还展示了对得到的4种情况下的输出电压波形进行fft分析。可见由硬件控制器提供的控制参数对软件仿真器中被仿真电路产生振荡的过程，在不同虚拟时间流速下由控制参数导致的高频振荡频率基本一致，验证了不同虚拟时间流速下控制事件与仿真数据之间的逻辑能够保持一致，进一步验证了本技术实施例所提基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法的正确性。
[0072]
图11展示了一个具体实施例的硬件在环仿真系统中多端口电能路由器的实验样机实物图及其电路拓扑结构，其中包含32个开关管，4个高频变压器，4个输入/出端口，且各端口之间相互耦合连接构成共高频链多端口电能路由器，其电路参数如表2所示。该电力电子系统具有四个端口变换模块，且通过高频变压器高度耦合，更多的电压电流状态变量被耦合计算，构成了复杂电力电子系统，大幅增加了软件计算过程的耗时，因此适合用于验证本技术所提基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法对系统复杂度高的电力电子系统进行硬件在环仿真的有效性。
[0073]
表2多端口电能路由器的电气参数
[0074][0075][0076]
图12展示了本技术实施例提供基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法验证有效期所需的多端口电能路由器实验结果以及在设置λ＝0.167时的硬件在环仿真结果，对比的是多端口电能路由器的高频母线电压及电流，可见除了开关过程导致的高频振荡未仿真出，其高频电压电流的开关特征已经被较准确地仿真，验证了设置软件仿真器虚拟时间流速很慢时仍可以得到较准确的硬件在环仿真结果，接近了系统复杂度高的电力电子系统无法硬件在环仿真的难题。
[0077]
综上，通过该具体实施例的验证，证明了本技术提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法能够在不同虚拟时间流速下保持几乎相同的仿真结果，能够仿真系统复杂度较高的电力电子系统，能够解决因复杂系统中软件仿真器计算速度大幅慢于实际时间流速导致的硬件在环仿真无法准确完成的问题，利用电力电子变压器和多端口电能路由器
硬件在环仿真算例验证了其正确性和有效性。
[0078]
根据本技术实施例提出的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法，能够灵活调节仿真空间中虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比，从而防止出现因仿真电路系统复杂度高而导致计算时间溢出的问题，进而实现较大系统规模的仿真电路在无高性能计算硬件的情况下实现准确的硬件在环仿真。
[0079]
其次参照附图描述根据本技术实施例提出的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置。
[0080]
图13为根据本技术实施例的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置的示例图。
[0081]
如图13所示，硬件在环仿真系统包括硬件控制器和软件仿真器，该基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置10包括：设置模块100、记录模块200和仿真模块300。
[0082]
其中，设置模块100，用于基于调节数据交互周期，设置数据交互事件之间的时间间距，并根据时间间距设置软件仿真器中的虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比。记录模块200，用于根据硬件控制器的数据交互事件记录软件仿真器中虚拟时间点，得到软件仿真器的虚拟时间轴。仿真模块300，用于记录软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到软件仿真器的实际时间轴，在单个控制周期内仿真电路计算完成后，等待到达虚拟时间轴虚拟时间记录点时将仿真结果传递到硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。
[0083]
可选地，在本技术的实施例中，还包括：计算模块，用于硬件在环仿真系统以固定周期交互硬件控制器中闭环计算得到的控制信号和软件仿真器中仿真电路解算得到的仿真结果。
[0084]
可选地，在本技术的实施例中，软件仿真器中仿真电路的计算过程实际耗时由仿真电路的系统复杂度、仿真驱动方法以及软件仿真器计算能力决定。
[0085]
可选地，在本技术的实施例中，记录软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到软件仿真器的实际时间轴，包括：软件仿真器的实际时间轴的时间流速与硬件控制器的运行时间一致。
[0086]
需要说明的是，前述对基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置，此处不再赘述。
[0087]
根据本技术实施例提出的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置，能够灵活调节仿真空间中虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比，从而防止出现因仿真电路系统复杂度高而导致计算时间溢出的问题，进而实现较大系统规模的仿真电路在无高性能计算硬件的情况下实现准确的硬件在环仿真。
[0088]
图14为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
[0089]
存储器1401、处理器1402及存储在存储器1401上并可在处理器1402上运行的计算机程序。
[0090]
处理器1402执行程序时实现上述实施例中提供的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法。
[0091]
进一步地，电子设备还包括：
[0092]
通信接口1403，用于存储器1401和处理器1402之间的通信。
[0093]
存储器1401，用于存放可在处理器1402上运行的计算机程序。
[0094]
存储器1401可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0095]
如果存储器1401、处理器1402和通信接口1403独立实现，则通信接口1403、存储器1401和处理器1402可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为isa)总线、外部设备互连(peripheral component，简称为pci)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，简称为eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图14中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0096]
可选的，在具体实现上，如果存储器1401、处理器1402及通信接口1403，集成在一块芯片上实现，则存储器1401、处理器1402及通信接口1403可以通过内部接口完成相互间的通信。
[0097]
处理器1402可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为cpu)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为asic)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
[0098]
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法。
[0099]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0100]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0101]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0102]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技
术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0103]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
技术特征：1.一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法，其特征在于，所述硬件在环仿真系统包括硬件控制器和软件仿真器，包括以下步骤：基于调节数据交互周期，设置数据交互事件之间的时间间距，并根据所述时间间距设置所述软件仿真器中的虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比；根据所述硬件控制器的数据交互事件记录所述软件仿真器中虚拟时间点，得到所述软件仿真器的虚拟时间轴；记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，在单个控制周期内仿真电路计算完成后，等待到达所述虚拟时间轴虚拟时间记录点时将仿真结果传递到所述硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述硬件在环仿真系统以固定周期交互所述硬件控制器中闭环计算得到的控制信号和所述软件仿真器中所述仿真电路解算得到的仿真结果。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软件仿真器中仿真电路的计算过程实际耗时由所述仿真电路的系统复杂度、仿真驱动方法以及所述软件仿真器计算能力决定。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，包括：所述软件仿真器的实际时间轴的时间流速与所述硬件控制器的运行时间一致。5.一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真装置，其特征在于，所述硬件在环仿真系统包括硬件控制器和软件仿真器，包括：设置模块，用于基于调节数据交互周期，设置数据交互事件之间的时间间距，并根据所述时间间距设置所述软件仿真器中的虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比；记录模块，用于根据所述硬件控制器的数据交互事件记录所述软件仿真器中虚拟时间点，得到所述软件仿真器的虚拟时间轴；仿真模块，用于记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，在单个控制周期内仿真电路计算完成后，等待到达所述虚拟时间轴虚拟时间记录点时将仿真结果传递到所述硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：计算模块，用于所述硬件在环仿真系统以固定周期交互所述硬件控制器中闭环计算得到的控制信号和所述软件仿真器中所述仿真电路解算得到的仿真结果。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述软件仿真器中仿真电路的计算过程实际耗时由所述仿真电路的系统复杂度、仿真驱动方法以及所述软件仿真器计算能力决定。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述记录所述软件仿真器中仿真电路的计算过程中实际耗时，得到所述软件仿真器的实际时间轴，包括：所述软件仿真器的实际时间轴的时间流速与所述硬件控制器的运行时间一致。9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-4任一项所
述的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-4任一项所述的基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真系统的仿真方法。
技术总结本申请公开了一种基于数据交互事件驱动的硬件在环仿真方法及装置，基于调节数据交互周期设置数据交互事件之间的时间间距，并根据时间间距设置软件仿真器中的相对时间流速比；由数据交互事件触发软件仿真器中虚拟时间的记录动作；软件仿真器中仿真电路的计算过程实际耗时构成软件仿真实际时间轴，一个控制周期内的仿真电路计算完成后等待虚拟时间记录点发生再将仿真结果传递到硬件控制器，以完成硬件在环仿真系统的软硬件数据交互。通过调节仿真空间中虚拟时间轴与实际时间轴的相对时间流速比，防止出现因仿真电路系统复杂度高而导致计算时间溢出的问题，实现较大系统规模的仿真电路在无高性能计算硬件的情况下实现准确的硬件在环仿真。的硬件在环仿真。的硬件在环仿真。
技术研发人员：赵争鸣 曾洋斌 郑嘉霖 姬世奇 施博辰 虞竹珺
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2022/12/1
