FMI标准：实现SkyEye与Simulink无需缝合的联合仿真

在汽车工业、航空、机电装备等领域存在着不同的应用、建模系统。在解决不同问题的过程中，为了仿真完整的系统，往往需要在不同的仿真程序之间进行交互，并且为了实现完整的调试，系统的集成必须确保来自不同供应商的仿真环境能够协同工作。由此产生的模型交互需求，随着工业产品电气化、智能化程度越来越高导致的系统复杂性量级日益跃升而遭遇瓶颈：不同单位采用的仿真建模工具不同，导致模型类型、接口不一致。

为保证各模型之间的数据能够正常交互，就需要将不同层次的模型采用统一接口标准来进行集成。然而，复杂系统的模型跨越了不同学科、不同领域，导致模型接口并不兼容，需要建立对应的模型封装规范，使不同领域的模型形成模块化接口，方便集成与调用。

目前常见的联合仿真技术，大体可分为使用软件已有接口、HLA、FMI。使用已有接口会使建模工具受限，拓展性也较差，HLA则需要各仿真软件提供配套的技术支持，需要较高成本与丰富经验，因此目前业内最为常用的是基于FMI标准的联合仿真。

FMI（Functional Mock-up Interface）标准是独立于建模软件的接口标准，最早由Daimler AG公司提出，用于半实物实时仿真测试。2010年10月，欧洲仿真技术协会在由欧盟资助的MODELISAR项目中提出了支持模型交换的FMI标准1.0版本，并于同年12月支持联合仿真，截至2023年7月已发展至3.0.1版本。

▲图源网络

采用最新的FMI标准，可将由不同仿真软件搭建而成的模型封装成具有统一接口的FMU（Functional Mock-up Unit）模型，从而使模型能够在支持FMI标准的任意平台上运行，不仅能够实现联合仿真，还可大大提高仿真模型的重用性。

目前，FMI 标准已经得到了全世界仿真领域的认可，渗透到产品的预研、设计、开发、测试等全生命周期中。许多仿真软件也都加入了对 FMI 标准的支持，包括常见的仿真软件如 MATLAB、AMESim、Dymola、Modelica、Silver 等，更好地拓展仿真模型通用性的同时扩大了联合仿真的范围，越来越多的仿真工作者已将 FMI 标准作为研究联合仿真的技术支撑。

由迪捷软件自研，完全自主可控的天目全数字实时仿真软件SkyEye也支持FMI标准。举例而言，基于SkyEye搭建而成的虚拟硬件可根据FMI标准封装为FMU模块，无需借助第三方协同仿真工具便可与Simulink（MATLAB软件最重要的组件之一）联合仿真，使得原先需要结合真实硬件才能完成的测试工作能够在SkyEye中完成，极大降低了硬件成本。

▲SkyEye与Simulink联合仿真

天目全数字实时仿真软件SkyEye，作为基于可视化建模的硬件行为级仿真平台，能够为嵌入式软件提供虚拟化运行环境，可以对真实硬件目标系统上的单元模块（如处理器、内存总线、存储器、片上外设、外围总线设备等）进行虚拟建模仿真，运行不同架构的目标系统软件（包括操作系统和应用软件），并提供丰富的调试工具。

▲SkyEye界面图：基于可视化图形的硬件建模