一个嵌入式系统的Petri网模型与CPLD实现
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增大字体ＬＩＢＲＡＲＹ ＩＥＥＥ
ＵＳＥ ＩＥＥＥ．ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ＿１１６４．ＡＬＬ
……其它库
ＥＮＴＩＴＹ ＭａｉｎＣｔｒｌ ＩＳ
ＰＯＲＴｓｙｓＳＴＡＲＴ： ＩＮ 数据类型
事件：ＩＮ数据类型
条件：ＯＵＴ数据类型
ＥＮＤ ＭａｉｎＣｔｒｌ ＩＳ
构造体部分定义了设计单元的具体构造和操作（行为）。
javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>Ｃ／Ｅ系统模型的拓扑结构直观地表达了条件和事件间的约束机制。这种约束机制映射为控制器内部各模块之间的逻辑关系。根据控制器Ｃ／Ｅ系统模型的特点，可采用多进程结构描述Ｃ／Ｅ系统。进程内部顺序执行，进程之间并发执行。多进程结构是并行执行进程的网络，多个进程并发执行。因此从Ｃ／Ｅ系统的拓扑结构，可将各进程映射为Ｃ／Ｅ系统的各库所状态，从而能够描述出各条件库所间的异步并发关系。各进程之间通过接口信号进行通信。接口信号是由新变化的参量引导进程产生的输出结果。设计进程的程序，使之产生的输出结果成为新的库所状态，从而影响变迁触发（ｆｉｒｅ）条件，以各进程的输出结果作为进程间的通信接口信号。具体描述如下：
ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ｂｅｈａｖ ＯＦ ＭａｉｎＣｔｒｌ ＩＳ
ＢＥＧＩＮ
进程Ｒｉ：ＰＲＯＣＥＳＳ（事件集） ｉ∈１，１４
ＢＥＧＩＮ
Ｐｉ＜＝ 进程Ｒｉ的输出；
……
ＥＮＤ ＰＲＯＣＥＳＳ Ｒｉ
．．．．．．
ＥＮＤ ｂｅｈａｖ
冲突是由系统资源的共享产生的，与并发是一对对偶的概念１。在实际的Ｐｅｔｒｉ网模型中可能存在冲突Ｋ＝＜Ｐｉ，Ｔ１Ｔ２……，Ｍ＞，网系统自身并不提供解决冲突的方法。避免冲突的方法或措施有：
（１）由用户选择，有冲突的地方通常是需要作出选择和决策的地方。
（２）设置合适的触发规则：确定性产生规则，如优先级；不确定性产生规则，如发生概率。
（３）改变系统结构，即改写Ｐｅｔｒｉ网的关联矩阵，增加共享资源回收。
ＶＨＤＬ语言中的并行语句同样不能解决冲突问题。使用ＶＨＤＬ并行语句描述冲突时将导致资源的丢失。而使用ＶＨＤＬ语言中的顺序语句，如进程内部的语句，采用设定不同优先级的方法，可以解决Ｐｅｔｒｉ网中存在的冲突。本控制器Ｃ／Ｅ系统也存在冲突现象，如图３所示。
对每个库所Ｐｉ进程的变化（Ｔｏｋｅｎ的有无），使用电平的高低来表征。事件发生与否，用脉冲出现与否表征。该Ｃ／Ｅ系统的结构体共有１４个并行处理的进程。根据对控制器进行形式描述的思想，在进程内部采用下列结构：
进程Ｒｉ：ＰＲＯＣＥＳＳ（事件参数表） ｉ∈１，１４
……
ＩＦ＜条件表达式＞ ＴＨＥＮ
＜行为表达式＞
ＥＮＤ ＩＦ；
ＥＮＤ ＰＲＯＣＥＳＳ 进程Ｒｉ；
事件参数表（也称敏感量）中事件触发进程的执行过程是：在判断事件的＜条件表达式＞为真后，顺序执行其后的＜行为表达式＞，由新变化的参量引导进程产生输出结果；执行完进程语句后，返回进程的事件参数，等待事件集新的变化，引发进程的再一次进行，往复循环。
图4 顶层模块时序仿真
４ 基于ＶＨＤＬ的仿真与ＣＰＬＤ实现
ＶＨＤＬ语言设计技术齐全，方法灵活，支持广泛，对系统硬件描述能力强，具有多层次描述系统硬件的能力，可以从系统的数学模型直到门级电路。对控制器的Ｐｅｔｒｉ网模型进行ＶＨＤＬ程序设计后，利用综合器进行逻辑综合和优化，综合后再经仿真器进行时序仿真，得到涉及器件硬件特性的仿真结果，其结果正确。最后下载到Ａｌｔｅｒａ系列的ＥＰＭ７１２８ＳＴＣ－６芯片上，从而实现视频输入卡逻辑控制器设计。行为仿真结果的仿真波形如图４所示。
将Ｐｅｔｒｉ网与ＥＤＡ技术结合，对视频输入卡逻辑控制器用Ｐｅｔｒｉ网的Ｃ／Ｅ系统建模，并使用ＶＨＤＬ对协议的Ｃ／Ｅ系统模型进行程序设计，最后由ＣＰＬＤ器件实现控制器模型，使之成为实际的逻辑控制电路。这为硬件电路的高层综合设计提供了一种方法，也为软件系统和硬件系统开辟了一条沟通的渠道。对于其它具有多因素、动态和并发特点的系统，同样可用Ｐｅｔｒｉ网建立模型，用ＣＰＬＤ器件对模型进行仿真和实现。
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作者：佚名
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