VisSim

VisSim هو برنامج رسوم بيانية لمحاكاة الأنظمة الديناميكية وتصميم الأنظمة المدمجة باستخدام النماذج ، ويتميز بلغة رسومية خاصة به . طُوّر البرنامج بواسطة شركة Visual Solutions في ويستفورد، ماساتشوستس . استحوذت شركة Altair على Visual Solutions في أغسطس 2014، وأُعيد تسمية منتجاتها إلى Altair Embed كجزء من مجموعة أدوات تطوير النماذج من Altair. يتيح Embed تطوير نماذج أولية افتراضية للأنظمة الديناميكية، حيث تُبنى النماذج عن طريق إدخال الكتل في مساحة العمل وتوصيلها باستخدام الفأرة. يقوم Embed تلقائيًا بتحويل مخططات التحكم إلى كود C جاهز للتنزيل على الجهاز المستهدف.

يستخدم برنامج VisSim (الآن Altair Embed) نموذج تدفق البيانات الرسومي لتنفيذ الأنظمة الديناميكية، استنادًا إلى المعادلات التفاضلية. ويضيف الإصدار 8 رسومًا بيانية تفاعلية لحالة النظام متوافقة مع معيار UML OMG 2، والتي تُوضع في مخططات VisSim، مما يسمح بنمذجة الأنظمة القائمة على الحالة، مثل تسلسل بدء تشغيل مصانع المعالجة أو فك تشفير البروتوكولات التسلسلية.

يُستخدم برنامج VisSim/Altair Embed في تصميم أنظمة التحكم ومعالجة الإشارات الرقمية لمحاكاة وتصميم الأنظمة متعددة المجالات. ^{[ 1 ]} يتضمن البرنامج وحداتٍ للعمليات الحسابية، والمنطقية، والدوال المتسامية ، بالإضافة إلى المرشحات الرقمية ، ودوال النقل ، والتكامل العددي ، والرسم التفاعلي. ^{[ 2 ]} تشمل الأنظمة الأكثر شيوعًا في النمذجة: أنظمة الطيران، والأنظمة البيولوجية/الطبية، وأنظمة الطاقة الرقمية، وأنظمة المحركات الكهربائية، والأنظمة الكهربائية، والأنظمة الهيدروليكية، والأنظمة الميكانيكية، وأنظمة العمليات، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والأنظمة الاقتصادية القياسية. ^{[ 1 ]}

توزيع نماذج VisSim

يتوفر برنامج VisSim Viewer ، وهو نسخة للقراءة فقط، مجانًا، ويتيح للمستخدمين الذين لا يملكون ترخيصًا لاستخدام VisSim تشغيل نماذج VisSim. ^{[ 3 ]} يهدف هذا البرنامج إلى تسهيل مشاركة النماذج على نطاق أوسع مع الحفاظ على النموذج بصيغته المنشورة. ^{[ 3 ]} يمكن للعارض تشغيل أي نموذج VisSim، ولا يُسمح إلا بإجراء تغييرات على معلمات الكتل والمحاكاة لتوضيح سيناريوهات تصميم مختلفة. يمكن تفعيل أشرطة التمرير والأزرار إذا كانت موجودة في النموذج.

تُنشئ الإضافة "VisSim/C-Code" كود ANSI C للنموذج، وتُنشئ كودًا خاصًا بالجهاز المستهدف للأجهزة المدمجة مثل PWM وADC والمشفّر وGPIO وI2C وغيرها. يُعدّ هذا مفيدًا لتطوير الأنظمة المدمجة . بعد محاكاة سلوك وحدة التحكم، يُمكن إنشاء كود C وتجميعه وتشغيله على الجهاز المستهدف. ولأغراض تصحيح الأخطاء، يدعم VisSim رابط JTAG تفاعليًا يُسمى "Hotlink"، والذي يسمح بتغيير الكسب بشكل تفاعلي ورسم متغيرات الجهاز المستهدف. وُصِف الكود المُنشأ بواسطة VisSim بالكفاءة وسهولة القراءة، مما يجعله مناسبًا تمامًا لتطوير الأنظمة المدمجة. ^{[ 4 ]} عمل مُطوّر VisSim في لجنة X3J11 ANSI C وكتب العديد من مُجمّعات لغة C، بالإضافة إلى مشاركته في تأليف كتاب عن لغة C. ^{[ 5 ]} يُعدّ هذا الفهم العميق للغة ANSI C، وطبيعة كود الآلة الناتج عند تجميعه، مفتاح كفاءة مُولّد الكود. يمكن لبرنامج VisSim استهداف أنظمة النقطة الثابتة الصغيرة ذات 16 بت مثل Texas Instruments MSP430 ، باستخدام 740 بايت فقط من ذاكرة الفلاش و64 بايت من ذاكرة الوصول العشوائي لنظام صغير مغلق الحلقة يعمل بتعديل عرض النبضة (PWM)، بالإضافة إلى السماح بمعدلات أخذ عينات تحكم عالية جدًا تزيد عن 500 كيلو هرتز على معالجات النقطة العائمة الأكبر ذات 32 بت مثل Texas Instruments 150 MHz F28335.  

تُعرف تقنية محاكاة أداء النظام خارج الإنترنت، ثم توليد الشفرة البرمجية من المحاكاة، باسم "التطوير القائم على النماذج". وقد أصبح التطوير القائم على النماذج للأنظمة المدمجة شائع الاستخدام في أنظمة الإنتاج، لأنه يُقلل دورات تطوير الأجهزة، تمامًا كما تُقلل بنية البرمجيات الموجهة بالنماذج دورات الإنتاج. ^{[ 6 ]}

يُعدّ بناء النماذج طريقةً بصريةً لوصف موقفٍ ما. في السياق الهندسي، بدلاً من كتابة نظام معادلات وحلّها ، يتضمن بناء النماذج استخدام "وحدات" بصرية لحلّ المشكلة. وتكمن ميزة استخدام النماذج في أنه في بعض الحالات، قد تكون المشكلات التي تبدو صعبةً عند التعبير عنها رياضياً أسهل فهماً عند تمثيلها تصويرياً.

يستخدم برنامج VisSim بنية هرمية لإنشاء مخططات كتلية متداخلة. يتكون النموذج النموذجي من "محطات افتراضية" تتألف من "طبقات" VisSim مختلفة، تُدمج عند الحاجة مع كتل مخصصة مكتوبة بلغة C أو FORTRAN. يمكن إضافة وحدة تحكم افتراضية وضبطها للحصول على استجابة النظام الكلية المطلوبة. تتيح عناصر التحكم الرسومية، مثل أشرطة التمرير والأزرار، التحكم في تحليل السيناريوهات لتدريب المشغلين أو ضبط وحدة التحكم.

على الرغم من أن برنامج VisSim صُمم في الأصل للاستخدام من قبل مهندسي التحكم ، إلا أنه يمكن استخدامه لأي نوع من النماذج الرياضية.

• قراءة وكتابة حزم بيانات ناقل CAN
• محاكاة الطبقة الفيزيائية لنظام الاتصالات ( المعدلات ، والمشفرات، و PLLs ، وحلقة كوستاس ، و BPSK ، و QPSK ، و DQPSK ، وQAM ، ومعدل خطأ البت (BER)، ومخطط العين ، وخوارزمية فيتربي ، وريد-سولومون ، إلخ).
• توليد كود C - يقوم بتوليد كود C قابل للتنفيذ مباشرة من مخطط الكتلة
• مكتبة محاكاة المحركات الكهربائية لمحركات التيار المتردد الحثية، ومحركات التيار المستمر عديمة الفرش ، والمحركات الخطوية
• نظام مضمن يستهدف معالجات Texas Instruments C2000 و MSP430 ، ومعالجات ARM Cortex-M . يدعم الأجهزة الطرفية المدمجة مثل المنافذ التسلسلية، و CAN ، و PWM ، و QEP ، والتقاط الأحداث، و SPI، و I²C ، ومحول الإشارة التناظرية إلى الرقمية (ADC)، ومحول الإشارة الرقمية إلى التناظرية (DAC)، و GPIO .
• مجموعة كتل حسابية ذات نقطة ثابتة لمحاكاة دقيقة على مستوى البت وتوليد التعليمات البرمجية
• تحليل المجال الترددي ( مخطط بود ، مخطط جذر الموقع ، مخطط نايكويست )
• التحسين الشامل لمعلمات النظام
• الشبكات العصبية
• يوفر عميل OPC ( OLE للتحكم في العمليات ) إمكانية قراءة وكتابة علامات OPC لمحاكاة المصانع الافتراضية في الوقت الفعلي باستخدام أنظمة SCADA /HMI
• إشارات تناظرية وإدخال/إخراج رقمي في الوقت الحقيقي تحت نظام التشغيل ويندوز
• قراءة وكتابة البيانات التسلسلية ( RS-232 / RS-485 ). يتيح قراءة وكتابة البيانات التسلسلية في الوقت الفعلي من مخطط VisSim. يدعم مطابقة الأنماط، والإرسال القائم على السلاسل النصية، وتدفقات البيانات المحاكاة.
• قراءة وكتابة حزم بروتوكول بيانات المستخدم (UDP). يسمح بقراءة وكتابة حزم UDP المستندة إلى الإيثرنت في الوقت الفعلي من مخطط VisSim

• محاكاة عبر الإنترنت
• MATLAB / Simulink
• 20-sim
• برنامج Ngspice – برنامج محاكاة الدوائر التناظرية 

• نُشرت مقالة تسلط الضوء على معالج MSP430 من شركة Texas Instruments في مجلة IEEE .
• موقع VisSim الإلكتروني
• تصميم أنظمة الميكاترونيك ، تأليف ديفداس شيتي وريتشارد أ. كولك، الطبعة الثانية، سينجايج ليرنينج، 2011، رقم ISBN 143906198X، ISBN 9781439061985
• ج: منهج هندسة البرمجيات ، بقلم بيتر أ. دارنيل وفيليب إي. مارغوليس، الطبعة الثالثة، 1996، رقم ISBN 978-0-387-94675-7

• مقدمة مدعومة بالمحاكاة باستخدام برنامج VisSim/Comm، سلسلة الإرسال الرقمي: الإشارات وتكنولوجيا الاتصالات، غيمارايس، دايان أديونيل، 2010، رقم ISBN 978-3-642-01358-4
• وحدة تحكم هبوط الطائرات الذكية الهجينة وتنفيذها المادي ، بقلم جيه-غاو جوانغ وبو-شيان لين، ضمن كتاب "التطورات في الحوسبة الطبيعية: المؤتمر الدولي الثاني، ICNC 2006"، رقم ISBN 978-3-540-45907-1