[发明专利]一种基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法

权利要求书

1.基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对普通Petri网进行扩展，定义广义同步自控P/T系统；

步骤2，根据用户需求，创建待描述的数字系统的广义同步自控P/T系统模型；

步骤3，对已建立的广义同步自控P/T系统模型进行功能分析；所述的步骤3具体包括：

步骤3.1，从步骤2所建立的GSCPT模型中包含的信号的波形文件中提取并记录外部事件信息，按时序关系存于外部事件列表中，波形文件可利用EDA设计软件建立；

步骤3.2，基于状态方程构造模型的可达标识集，可达标识集采用链表结构存储，分析模型标识的演化情况；

步骤4，对已建立的系统模型进行VHDL代码自动转换；

步骤5，对转换后生成的VHDL代码进行系统仿真。

2.根据权利要求1所述的基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，所述步骤1从普通Petri网本质出发，对P/T系统和自控网系统的定义进行扩展，定义广义自控P/T系统；针对广义自控P/T系统的图形表示，提出一类特殊的权控制弧：读弧和写弧；进而在广义同步自控P/T系统定义的基础上引入同步事件，定义广义同步自控P/T系统(GSCPT)。

3.根据权利要求1所述的基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，所述步骤2采用图形建模方式，根据广义同步自控P/T系统模型的网规则建立待描述的数字系统的GSCPT系统模型。

4.根据权利要求1所述的基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，所述步骤3.2中可达标识集的构造算法如下：

步骤3.2.1，创建初始表头结点，在链表结点结构的Markings域存放网初始标识M₀，则当前标识为初始标识；

步骤3.2.2，在当前标识下，若有变迁使能且未关联外部事件，则该变迁发生，根据状态方程计算后续标识M，并生成一新的链表结点，其Markings域为M，链表结点结构的FireCondition域为发生的变迁名，将该结点加入链表的尾部；

步骤3.2.3，对取出的表头结点，根据变迁使能规则找出在当前标识下网中所有的使能变迁，若使能变迁数为0，则构造过程结束，否则将所有使能变迁加入集合FiresSet中；

步骤3.2.4，找与此变迁集合FiresSet中变迁关联的事件中最先发生的外部事件E，若E存在则与之关联的变迁发生，根据状态方程计算后续标识Mˊ，并生成一新的链表结点，其Markings域为Mˊ，FireCondition域为发生的变迁名和外部事件E名，将该结点加入链表的尾部，转步骤3.2.2；若外部事件列表已搜索完毕，则构造过程结束。

5.根据权利要求1所述的基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

步骤4.1，构造多输入多时钟维持阻塞型D触发器的IP核；

步骤4.2，采用直接映射的转换策略，具体转换以库所为核心，由库所的输入弧构建输入转换块，由库所的输出弧构建输出转换块，通过定义一系列的转化规则自动完成广义同步自控P/T系统模型到VHDL代码的转换。

6.根据权利要求5所述的基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，所述步骤4.1的IP核设计的功能模块包括数据输入模块和输出锁存模块，其中数据输入模块用于实现电路原理图中输入单元功能，输出锁存模块用于实现电路原理图中输出锁存模块功能。

7.根据权利要求5所述的基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，所述步骤4.2中广义同步自控P/T系统模型到VHDL代码转换的规则为：

步骤4.2.1，库所的输入转换块映射为条件信号赋值语句；输入转换块由输入弧及其相连的变迁构成，其中变迁的使能条件映射为赋值表达式中的赋值条件，根据输入弧的类型和权值函数映射为具体的赋值表达式，由于广义同步自控P/T系统中变迁关联有事件，通过创建中间信号以存储运算结果；

步骤4.2.2，库所的输出转换块转换规则与输入转换块类似，亦映射为条件信号赋值语句，输出转换块由输出弧及其相连的变迁构成，根据输出弧的类型和权值函数映射为具体的赋值表达式；

步骤4.2.3，库所映射为存储器。

8.根据权利要求7所述的基于Petri网的异步电路建模和VHDL实现方法，其特征在于，所述步骤4.2.3中库所映射为存储器的规则如下：

步骤a，存储器的位数根据库所设定的容量函数确定，初值由库所的初始托肯数确定；

步骤b，时钟触发端个数为库所的输入弧和输出弧个数之和，各时钟触发端信号根据库所前集变迁和后集变迁相关联的事件类型区别对待；

步骤c，数据输入端信号为库所的输入转换块和输出转换块映射的VHDL代码中所创建的中间信号。