一种电化学模型数据展示系统、方法、装置、设备和介质

技术领域

本申请涉及电化学模型数据展示技术领域，具体而言，涉及一种电化学模型数据展示系统、方法、装置、设备和介质。

背景技术

现场可编程门阵列(Fieldprogrammable Gate Array，FPGA)是一种可编程逻辑器件，可以用于实现数字电路。它在硬件开发和加速领域具有广泛的应用。电化学模型在实际场景中用于描述储能电池的内部状态和电池数据，通过FPGA实现电化学模型的处理并实时动态展示处理后的数据能够及时准确的向用户展示模型状态变化，在实际工程应用是十分必要且实用的，目前并没有实时动态展示FPGA对电化学模型处理后的数据的解决方案。

发明内容

为解决上述问题，本申请实施例的目的在于提供一种电化学模型数据展示系统、方法、装置、设备和介质。

第一方面，本申请实施例提供了一种电化学模型数据展示系统，包括：微处理器、FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备；

所述微处理器分别与所述FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备连接；

参数调节器通过CAN通讯协议与微处理器通信，FPGA芯片中的DMA控制器通过AXI高速总线接口与微处理器的DMA引擎连接；

所述微处理器，用于将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理，并在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电化学模型数据展示方法，用于执行上述第一方面所述的电化学模型数据展示系统中微处理器实现的功能，所述方法包括：

将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理；

在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电化学模型数据展示装置，用于执行上述第二方面所述的电化学模型数据展示方法，所述装置包括：

处理模块，用于将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理；

展示模块，用于在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来。

第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第二方面所述的方法的步骤。

第五方面，本申请实施例还一种电子设备，所述电子设备包括有存储器，处理器以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理器执行上述第二方面所述的方法的步骤。

本申请实施例上述第一方面至第五方面提供的方案中，通过微处理器、FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备得到电化学模型数据展示系统，微处理器可以将从参数调节器获取到的电化学模型参数输入到FPGA芯片中进行处理，并在接收到FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，与相关技术中无法实时动态展示FPGA对电化学模型处理后的数据的情况相比，利用与FPGA芯片连接的微处理器就可以将FPGA芯片处理后得到的电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，从而给出了一套可行的实时动态展示FPGA对电化学模型处理后数据的方案，该方案具有设计简单、易实施、可靠性高且响应速度快的特点。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例1所提供的一种电化学模型数据展示系统的结构示意图；

图2示出了本申请实施例2所提供的一种电化学模型数据展示方法的流程图；

图3示出了本申请实施例3所提供的一种电化学模型数据展示装置的结构示意图；

图4示出了本申请实施例4所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

FPGA是一种可编程逻辑器件，可以用于实现数字电路。它在硬件开发和加速领域具有广泛的应用。电化学模型在实际场景中用于描述储能电池的内部状态和电池数据，通过FPGA实现电化学模型的处理并实时动态展示处理后的数据能够及时准确的向用户展示模型状态变化，在实际工程应用是十分必要且实用的，目前并没有实时动态展示FPGA对电化学模型处理后的数据的解决方案。

基于此，本申请以下各实施例提出一种电化学模型数据展示系统、方法、装置、设备和介质，通过微处理器、FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备得到电化学模型数据展示系统，微处理器可以将从参数调节器获取到的电化学模型参数输入到FPGA芯片中进行处理，并在接收到FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，利用与FPGA芯片连接的微处理器就可以将FPGA芯片处理后得到的电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，从而给出了一套可行的实时动态展示FPGA对电化学模型处理后数据的方案，该方案具有设计简单、易实施、可靠性高且响应速度快的特点。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本申请做进一步详细的说明。

实施例1

参见图1所示的一种电化学模型数据展示系统的结构示意图，本实施例提出一种电化学模型数据展示系统，包括：微处理器100、FPGA芯片102、参数调节器104、以及显示设备106。

所述微处理器100分别与所述FPGA芯片102、参数调节器104、以及显示设备106连接。

参数调节器104通过CAN通讯协议与微处理器通信，FPGA芯片中的DMA控制器通过AXI高速总线接口与微处理器的DMA引擎连接；使得微处理器100能够与FPGA芯片102进行交互。

所述微处理器，用于将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理，并在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来。

在一个实施方式中，微处理器，可以是但不限于：ARM处理器、RISC-V架构处理器、MIPS和X86处理器。

上述微处理器产生的数据可通过PCIE接口使用DMA与FPGA进行交互。

FPGA芯片中运行有P2D电化学模型和SPM电化学模型。

这里，P2D电化学模型或者SPM电化学模型对电化学模型参数分别进行处理，得到作为处理结果的电化学模型数据的具体过程，是现有技术，这里不再赘述。

电化学模型参数，包括但不限于：电流，温度以及时间间隔。

电化学模型数据，包括但不限于：固液相锂离子浓度、过电势、以及电池容量。

具体地，所述微处理器中运行有：CAN接收线程、DMA及CAN发送线程、画图数据实时更新线程和画图线程。

所述CAN接收线程，用于在所述微处理器启动后，从所述参数调节器中获取待处理的电化学模型参数。

待处理的电化学模型参数，可以是：参数调节器中预先设置好的参数，也可以是工作人员输入到参数调节器中的电化学模型参数，还可以是工作人员对参数调节器中预先设置好的电化学模型参数进行更改后得到的电化学模型参数。

所述DMA及CAN发送线程，用于将所述电化学模型参数发送到所述FPGA芯片中，接收所述FPGA芯片反馈的所述电化学模型数据，其中，所述电化学模型数据携带有处理时间；将所述处理时间发送到所述参数调节器。

将处理时间发送到参数调节器，可以通过参数调节器对电化学模型数据的处理时间进行展示，使得电化学模型数据展示系统还可以利用参数调节器对电化学模型数据的处理时间进行展示，扩展了参数调节器的功能，增加了用户体验。

所述画图数据实时更新线程，用于按照所述显示设备的数据显示格式，对电化学模型数据进行处理，得到画图数据。

这里，微处理器只对电化学模型数据进行数据剪裁、数据发送、数据接收等简单的数据处理，而在FPGA芯片中对电化学模型数据进行数据误差的判断以及提高数据精度的处理方法，从而不在微处理器中对电化学模型数据进行复杂处理，提高了电化学模型数据展示系统对电化学模型数据的处理效率。

这里，画图数据实时更新线程，按照所述显示设备的数据显示格式，对电化学模型数据进行处理，得到画图数据的具体过程，是现有技术，这里不再赘述。

画图数据，就是显示设备的数据显示格式的电化学模型数据，用于展示在显示设备上。

所述画图线程，用于根据所述画图数据进行图像绘制操作，得到展示图像，并将所述展示图像发送到所述显示设备上展示出来。

为了对上述运行在微处理器100中的各线程的工作状态进行监控，所述微处理器中还运行有：监控线程；

所述监控线程，用于对所述CAN接收线程、所述DMA及CAN发送线程、所述画图数据实时更新线程和所述画图线程进行监控，当监控到所述CAN接收线程、所述DMA及CAN发送线程、所述画图数据实时更新线程或者所述画图线程不能正常工作时，控制所述微处理器重新启动。

具体地，所述FPGA芯片，用于在接收到所述微处理器发送的电化学模型参数后，通过FPGA自身运行的P2D电化学模型或者单粒子模型(singleparticlemodel，SPM)电化学模型对所述电化学模型参数进行处理，得到作为处理结果的电化学模型数据，并将得到的所述电化学模型数据反馈给所述微处理器。

通过FPGA自身运行的P2D电化学模型或者SPM电化学模型对所述电化学模型参数进行处理，得到作为处理结果的电化学模型数据的具体过程是现有技术，这里不再赘述。

在一个实施方式中，FPGA芯片侧的框架，包含如下模块：Zynq MPSoc核心、复位模块、Concat模块、AXI SmartConnect模块、DMA控制器、以及P2D算法封装模块。上述模块由Verilog代码以及官方库提供，最终体现在硬件层面为设计好的时序门电路。

P2D算法封装模块使用高层次综合工具HLS基于现有的P2D模型C语言代码进行综合，自动生成P2D算法IP核心。

参数调节器，采用单独定制电路板，主要作用用于模拟输入电化学模型所需的电化学模型参数。参数调节器主要硬件组成有处理模块、旋钮模块，数模信号采集模块和显示模块。数模信号采集模块将采集信号发送至处理模块，处理模块通过CAN传输协议将采集信号发送至计算终端，并从计算终端接收电化学模型数据，并将电化学模型数据显示于显示模块中。

综上所述，本实施例提出一种电化学模型数据展示系统，通过微处理器、FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备得到电化学模型数据展示系统，微处理器可以将从参数调节器获取到的电化学模型参数输入到FPGA芯片中进行处理，并在接收到FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，与相关技术中无法实时动态展示FPGA对电化学模型处理后的数据的情况相比，利用与FPGA芯片连接的微处理器就可以将FPGA芯片处理后得到的电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，从而给出了一套可行的实时动态展示FPGA对电化学模型处理后数据的方案，该方案具有设计简单、易实施、可靠性高且响应速度快的特点。

实施例2

参见图2所示的一种电化学模型数据展示方法的流程图，本实施例提出一种电化学模型数据展示方法，用于执行上述实施例1所述的电化学模型数据展示系统中微处理器实现的功能，所述方法包括：

步骤200、将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理；

步骤202、在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来。

具体地，在上述步骤200中，所述将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理，包括：

利用CAN接收线程从所述参数调节器中获取待处理的电化学模型参数；

利用DMA及CAN发送线程将所述电化学模型参数发送到所述FPGA芯片中。

具体地，在上述步骤202中，所述在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来，包括：

利用DMA及CAN发送线程接收所述FPGA芯片反馈的所述电化学模型数据，其中，所述电化学模型数据携带有处理时间；

利用DMA及CAN发送线程将所述处理时间发送到所述参数调节器；

利用画图数据实时更新线程按照所述显示设备的数据显示格式，对电化学模型数据进行处理，得到画图数据；

利用画图线程根据所述画图数据进行图像绘制操作，得到展示图像，并将所述展示图像发送到所述显示设备上展示出来。

综上所述，本实施例提出一种电化学模型数据展示方法，通过微处理器、FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备得到电化学模型数据展示系统，微处理器可以将从参数调节器获取到的电化学模型参数输入到FPGA芯片中进行处理，并在接收到FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，与相关技术中无法实时动态展示FPGA对电化学模型处理后的数据的情况相比，利用与FPGA芯片连接的微处理器就可以将FPGA芯片处理后得到的电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，从而给出了一套可行的实时动态展示FPGA对电化学模型处理后数据的方案，该方案具有设计简单、易实施、可靠性高且响应速度快的特点。

实施例3

参见图3所示的一种电化学模型数据展示装置的结构示意图，本实施例提出一种电化学模型数据展示装置的结构示意图，用于执行上述实施例2所述的电化学模型数据展示方法，所述装置包括：

处理模块300，用于将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理。

展示模块302，用于在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来。

综上所述，本实施例提出一种电化学模型数据展示装置，通过微处理器、FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备得到电化学模型数据展示系统，微处理器可以将从参数调节器获取到的电化学模型参数输入到FPGA芯片中进行处理，并在接收到FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，与相关技术中无法实时动态展示FPGA对电化学模型处理后的数据的情况相比，利用与FPGA芯片连接的微处理器就可以将FPGA芯片处理后得到的电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，从而给出了一套可行的实时动态展示FPGA对电化学模型处理后数据的方案，该方案具有设计简单、易实施、可靠性高且响应速度快的特点。

实施例4

本实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例2描述的电化学模型数据展示方法的步骤。具体实现可参见方法实施例2，在此不再赘述。

此外，参见图4所示的一种电子设备的结构示意图，本实施例还提出一种电子设备，上述电子设备包括总线51、处理器52、收发机53、总线接口54、存储器55和用户接口56。上述电子设备包括有存储器55。

本实施例中，上述电子设备还包括：存储在存储器55上并可在处理器52上运行的一个或者一个以上的程序，经配置以由上述处理器执行上述一个或者一个以上程序用于进行以下步骤(1)至步骤(2)：

(1)将从所述参数调节器获取到的电化学模型参数输入到所述FPGA芯片中进行处理；

(2)在接收到所述FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将所述电化学模型数据发送到所述显示设备上展示出来。

收发机53，用于在处理器52的控制下接收和发送数据。

其中，总线架构(用总线51来代表)，总线51可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线51将包括由处理器52代表的一个或多个处理器和存储器55代表的存储器的各种电路链接在一起。总线51还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本实施例不再对其进行进一步描述。总线接口54在总线51和收发机53之间提供接口。收发机53可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如：收发机53从其他设备接收外部数据。收发机53用于将处理器52处理后的数据发送给其他设备。取决于计算系统的性质，还可以提供用户接口56，例如小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆。

处理器52负责管理总线51和通常的处理，如前述上述运行通用操作系统551。而存储器55可以被用于存储处理器52在执行操作时所使用的数据。

可选的，处理器52可以是但不限于：中央处理器、单片机、微处理器或者可编程逻辑器件。

可以理解，本申请实施例中的存储器55可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本实施例描述的系统和方法的存储器55旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器55存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集：操作系统551和应用程序552。

其中，操作系统551，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序552，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本申请实施例方法的程序可以包含在应用程序552中。

综上所述，本实施例提出一种计算机可读存储介质和电子设备，通过微处理器、FPGA芯片、参数调节器、以及显示设备得到电化学模型数据展示系统，微处理器可以将从参数调节器获取到的电化学模型参数输入到FPGA芯片中进行处理，并在接收到FPGA芯片反馈的、作为处理结果的电化学模型数据时，将电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，与相关技术中无法实时动态展示FPGA对电化学模型处理后的数据的情况相比，利用与FPGA芯片连接的微处理器就可以将FPGA芯片处理后得到的电化学模型数据发送到显示设备上展示出来，从而给出了一套可行的实时动态展示FPGA对电化学模型处理后数据的方案，该方案具有设计简单、易实施、可靠性高且响应速度快的特点。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。