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[原创] 新一代纳秒级高带宽仿真工具平台——HAC Express

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发表于 2019-10-22 14:43:24 | 显示全部楼层 |阅读模式

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      HAC Express是基于FPGA的模型仿真开发环境,专注于高精度建模和超高速实时仿真,弥补了传统仿真工具平台无法进行纳秒级仿真的短板。

      HAC系列自推出以来,经历了从v1.0、v2.0、v3.0的长足发展与深厚应用积淀。如今,为满足愈发复杂的使用场景、更加海量的I/O需求、更为高速的仿真节拍、以及更加便捷的建模操作,润科通用轨道电子事业部秉承着“价值创新,服务客户”的宗旨,隆重推出新一代产品——HAC Express。

      作为新一代的高速仿真环境,HAC Express仿真工具软件和HiFlex系列硬件不但持续精进纳秒级仿真性能,而且将仿真过程中的数据交互带宽提升到Gbps级别,同时还提供了种类丰富、数量众多的IO接口及其扩展模块,可满足用户不同规模和复杂使用场景的应用需求,真正实现了“用一台设备仿真一整套系统”的用户诉求。

      不仅如此,HAC Express可与HiGale仿真系统无缝结合,可以支持完整动态代码生成、仿真及目标环境执行功能。HiGale仿真系统既可以通过Matlab / Simulink 模块搭建仿真模型,同时也兼容多种专业离线仿真软件(例如Dymola、AMESim、SimScape、SIMPack等),并搭配高性能处理器和多种模拟量、数字量、通讯、以及轨道领域专业应用板卡,实现快速原型和高效的迭代开发。现在,配合HAC Express 之后,基于HiGale平台的仿真测试更是如虎添翼。

      便捷的操作、友好的用户交互、统一的模型管理、以及良好的硬件性能,使HAC Express平台能够满足用户对于高速高精度仿真建模的多种诉求。


                               
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产品介绍
      润科通用HAC Express工具可以将模型的仿真步长提高到了纳秒级别,是传统x86仿真机的100~1000倍。同时每个运行平台配备了大量分布式模拟量和数字量接口,满足模型对于IO资源接口的需求。并且多个模型之间还具有高速数据传输交互通道,实现低延时的多模型实时仿真。同时,支持与HiGale仿真平台无缝集成,实现与其他模型的联合仿真。


                               
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产品优势
  • 建模和接口配置更便捷,一键编译下载
  • 软件提供模型、硬件设备管理功能,助力用户研发流程规范化和时效性管理
  • 硬件模块灵活可配,IO资源丰富,能够满足从单一部件到集成电力电子系统的多场景定制化需求
  • 润科通用轨道电子事业部拥有业内成熟的电力电子HIL仿真解决方案经验,可提供基于HAC Express的完整仿真测试咨询服务


HAC Express软件平台

编译工具无缝集成于Maltab/Simulink

                               
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模型和设备管理简单规范

                               
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用户操作步骤便捷


                               
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①SYSGEN建模                       ②模型端口关联


                               
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③模型自动编译                        ④选择硬件平台


                               
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⑤模型下载                              ⑥HiGale监控

HAC Express硬件平台


                               
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核心模块HiFlex-FPGA
  • XILINX KINTEX 7 410T具有406720个Logic Cells,1540个dsp资源
  • 3个交互设备接口,光纤连接
  • 具备子板扩展功能
  • 10 MHz同步时钟输入
  • 高达6 Gbps光纤数据传输速率



                               
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模拟量/数字量IO设备HiFlex-IO
  • ±10 V模拟输出/输入通道各64路
  • 5 V TTL数字输出/输入通道各160路
  • 10 MHz同步时钟输入
  • 16位/2 MSPS模拟输出/输入
  • 最大10 MHz数字输出/输入
  • 设备状态屏显功能



                               
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模型数据交互设备
  • 6 Gbps光纤传输接口
  • 24个10 MHz同步时钟输出接口
  • OLED屏显


产品性能对比


                               
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应用案例
某单位综合电子FPGA高速仿真测试平台
      某单位为了保证列车牵引系统关键部件牵引控制单元(TCU)的可靠性,减少问题件流出的风险,以及减少研发周期,搭建了TCU部件的牵引电路HIL仿真测试平台。但是牵引电路由主变压器、变流器、牵引电机组装。其中变流器又由四象限整流器 (4QC) 、直流中间电路、驱动逆变器组成。使得整个牵引电路在做HIL仿真过程中,模型庞大且需要的IO资源接口多。通常解决方案中,是根据一块板卡所能支持的模型大小或者IO资源数量,将模型分拆到各个板卡中去,在这个过程中存在解耦后的模型之间数据交互时间较长,对模型拆分后的系统鲁棒性要求很高,一旦解耦不好就会导致整个模型在运行过程中崩溃。

      以其中变压器、预充电、中间直流回路、逆变器为例,每套电路需要包含150个数字量输入接口,30个模拟量输出接口以及10个模拟量输入接口。通常会将这部分电路拆解到2~4块FPGA仿真板卡中去运行,拆分难度较高。其中并联变流器部分结构框图如下所示。


                               
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      现在,采用HAC Express工具,不需要拆解模型就可以运行完整的变压器、预充电、中间直流回路、逆变器模型,同时能实现众多IO接的要求,降低了设计难度,提高了模型的可靠性。例如,对于单电机TCU牵引系统仿真部分,HAC Express工具设备的拓扑结构如下:


                               
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