[发明专利]一种基于FPGA的Petri网模拟仿真平台

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的Petri网模拟仿真平台，属于计算机技术领域。本发明用于将使用Verilog HDL语言编写的Petri网项目文件进行编译同时下载到FPGA中，并对项目进行进行单步、定步、循环调试，调试数据可保存于数据库中。此外，该平台也可对项目内的Petri网绘制出网图，调试数据也可被绘制成波形图展示。本发明在有色Petri网的仿真方面，相较于软件仿真方式，采用了FPGA利用Verilog HDL代码描述Petri网，实现硬件仿真过程，可提高仿真的速度。

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA的Petri网模拟仿真平台，属于计算机技术领域。

背景技术

1962年，德国数学家Carl Adam Petri博士首次在他的博士论文《用自动机通信》(Communication With Autamata)提出网状结构的信息流模型——Petri网。Petri网是用普通图形描述的形式语言集合，特别适用于并发系统的可视化建模。Petri网已被认为是对离散事件系统并发行为建模的有效方法。它的主要优点在于有充分的模拟能力和丰富的分析方法，作为一种适合描述和分析具备异步性、并发性、并行性等特点的并发系统的形式化语言，Petri 网的应用非常广泛。迄今为止，关于Petri网的硬件实现问题的研究从未停止，并且随着硬件的不断出新而不断有新的进展，使得Petri网有可能成为电路设计的一种通用方法。国内赵不贿教授的研究团队一直致力于对Petri网硬件实现方面的研究，他们用硬件描述语言 ABEl-HDL描述Petri网，研究了用CPLD实现Petri网监控器的方法。这种方法不仅完成了 Petri网的硬件实现，而且提供了一种设计逻辑控制器的新方法。葡萄牙LuisGomes的研究团队介绍了FORDESIGN项目——将Petri网的使用集成到嵌入式系统的开发生命周期中。该项目旨在开发一系列工具，以弥补自动化系统和(网络化)嵌入式系统开发中的这一空白。该工具集基于Petri网类，称为输入-输出Petri网(IOPT)，并使用Petri网标记语言(PNML) 的表示。

发明内容

基于上述研究现状，为便于硬件Petri网理论研究和实现，本发明提供了一种基于FPGA 的Petri网模拟仿真平台。

本发明中一种基于FPGA的Petri网模拟仿真平台，其硬件组成包括：PC机和FPGA板，所述的FPGA开发板通过PCIe总线与PC机连接，

所述的PC机中安装仿真平台软件，

所述的仿真平台软件由以下功能模块组成：

项目加载模块，用于新建和打开项目文件；

Petri网代码生成工具模块，用于将Petri网描述文件编译成Petri网代码并保存为项目文件，代码使用Verilog HDL语言；

编译模块，该模块利用FPGA开发环境将使用Verilog HDL语言编写的项目文件编译并下载到FPGA开发板；

测试工具模块，由加载功能模块、匹配功能模块、单步调试模块、定步调试模块、循环单步调试模块和循环定步调试模块，通过PCIe总线与PC机通信；

所述的加载功能模块用于向FPGA芯片内的硬件Petri网加载初始值；

所述的匹配功能模块用于向FPGA芯片内存储区域加载数据，匹配Petri网的指定运行状态；

所述的单步调试模块和定步调试模块用于执行单步或指定步长的运行，并记录运行所得库所值；

所述的循环单步调试模块和循环定步调试模块用于执行循环单步或指定循环步长的运行，并记录运行所得库所值保存至数据库中，可以在调试结束后读取数据库绘制数据折线图；