システムアーキテクチャの基礎

このセクションでは、Typhoon HIL システムの基本要素とその機能 (FPGA ソルバー、ユーザー CPU、システム CPU、通信 CPU、ハウスキーピング CPU) について説明します。

リアルタイムのみ:このドキュメントは、リアルタイム/VHIL シミュレーションにのみ有効です。

Typhoon HIL シミュレータは、図 1に示す異種マルチプロセッサ アーキテクチャに基づいています。

図1. Typhoon HILシミュレータの処理リソース
システムの基本要素とその機能は次のとおりです。
  1. Typhoon FPGAソルバー– 電気ドメインモデルの時間厳守シミュレーションに最適化された、独自のFPGAベースの専用マルチコアプロセッサです。Typhoon FPGAソルバーは、基本シミュレーションステップでモデルを実行します。
  2. ユーザーCPU – ユーザーが直接制御する1つ以上の汎用プロセッサ。信号処理コンポーネントで構成されるサブモデルを実行します。シミュレーションステップはユーザーが定義します。
  3. システムCPU – ユーザーが直接制御する汎用プロセッサ。通常、特定の電気ドメインコンポーネントの低ダイナミクス現象のシミュレーションに使用されます。システムCPUを利用するコンポーネントの例としては、 RMS測定や定電力負荷／電源などが挙げられます。
  4. 通信 CPU – CAN バス、CAN FD、イーサネット変数交換、IEC 61850 サンプル値プロトコル、SPI プロトコルなどの時間重視の通信プロトコルのアプリケーションを実行する 1 つ以上の汎用プロセッサ。

  5. ハウスキーピング CPU – Linux ベースの OS を実行し、次の処理を担当する 1 つの汎用プロセッサ。

    • HIL起動シーケンス
    • PCとの通信
    • 時間的に重要でない通信プロトコル

図 2 は、特定のモデルのさまざまな要素が HIL デバイスの処理リソースにどのようにマッピングされるかを示しています。

図2.モデルマッピングの例
  • 緑の四角で囲まれたコンポーネントは、システム CPU 上で完全にまたは部分的にシミュレートされます。
  • 青い四角で囲まれたコンポーネントは、ユーザー CPU でシミュレートされます。
  • 残りのすべての要素は Typhoon FPGA ソルバーでシミュレートされます。

電気ドメイン モデリングの原則については、「電気ドメイン モデリングの原則と制約」で説明されています。

信号処理モデリングの詳細については、「信号処理モデリングの原理」を参照してください。