从Matlab-Simulink生成易读可重用代码

从Matlab-Simulink生成易读可重用代码
1)
2)
3)长，离散，可调参数，ERT目标，C语言，设置基本固定，未设置的地方保持默认。

→solver options: type -- Fixed step. solver -- Discrete.
→optimization->signals and parameters:
●Default parameter behavior -- tunable.
●Pass reusable subsystem outputs as --输出较多选用structure reference.
→hardware implementation: 按实际设hardware board, device, device details.
→code generation:
●System target file -- ert.tlc, Language -- C, generate code only. code generation objectives.
comments: include comments, 默认全选，可按需要选择。

symbols: 命名规则设置，按各自代码规范设置。

interface: 设置整个模型生成代码的接口。

✧code interface package，可选择可重
用，Pass root level I/O as，模型输入输出参数一般较多，一般选择结构体，structure reference，模型数据、输入、输出通过各自独立结构体传入参数；part of model data structure，一个结构体传入参数。

也可选择不可重用。

✧configure model functions，点击进
入，设置模型具体的C原型。

get default configuration，可修改模型默认initialize/step函数名，及参数，各输入输出单独作为函数参数，这与结构体传参是矛盾的，不能同时设置。

code style: 设置代码风格。

✧Parentheses括号，-- Nominal(readability)，按可读性优化。

✧Casting mode 强制转换方式，Nominal.
✧Code indentation 代码缩进，size --
4.
Code placement: 代码放置，可设置变
量定义或声明在单独文件还是和源代码放
一起，头文件包含是< head.h >还是"
head.h "。

Data type replacement: 数据类型替
换。

4)设置模型中每一个基本模块的属
性。

包括名称、值、数据类型、采样时间等。

子模块或者引用模型等这类自定义模块，除了内部基本模块的属性外，还要设置各自的模块属性。

模块中参数等值，必须按照设计配置；如果想使用可调参数，则将参数设置为变量，再设置变量值。

生成代码模型中的模块名设置，最好遵循目标语言的命名规则，因为生成代码中的一些名称可以从模块名继承。

嵌入式应用大多无浮点单元，定点数据的设置在模块属性的代码生成栏。

将错误！未找到引用源。

中各模块可按如下方式设置：
●inport，点击模块下方名称，设置模块名，将其设置为In；双击模块进入模块属性设置，main栏设置编号，编号会体现在子系统或引用模型上；signal attributes设置数据类型为定点数，16b字长10b小数部分fixdt(1,16,10)。

其它模块设置方法类似。

●view->model data，弹出model data窗口。

simulink提供的model data窗口，用于显示当前层级下的所有输入输出、信号、状态、参数，并将对应属性罗列成表格，而且表格可编辑部分属性。

●Kp增益模块，双击模块，输出数据类型设置为同输入，参数数据类型设置为从Gain继承，Gain设置为Kp。

●在model data窗口，参数栏，Kp模块，值变为Kp，其后出现create...链接字样。

点击弹出create new data窗口，值选择Simulink.Parameter，位置选择Base Workspace，创建，弹出Simulink.Parameter: Kp属性窗口，设置值为10，数据类型为定点数fixdt(1,16,10)，存储类型选择
ExportedGlobal，确定。

●Ki增益模块，使用设置Kp的方法将
simulink参数属性值设为1。

●File->Model properties，弹出模型属性
窗口，选择数据栏，将数据定义到数据字典，选择或新建一个数据字典文件，应用。

建立
在基本工作区的数据迁移到数据字典保存。

后面该模型新建参数等数据，基本工作区的
位置将被数据字典代替。

保存在基本工作区
的数据，关闭MATLAB不会自动保存，因
此一些模型也采用脚本配置。

位置也可选择
模型工作区，但保存到模型工作区的参数，
有效的存储类型会受到限制。

●unit delay单位延时，初始条件设为0，
状态名称按实际意义设置。

●Outport，数据类型可选自动。

信号名称，可到model data窗口统一设置，该窗口中选中信号，模型区会用颜色标记对应标记。

没有设置名称的信号，按照内部规则生成代
码。

模型相关设置，simulink还提供model explorer图形界面统一管理。

点击图标可打开。

5)设置完成后，启用Advisor检查模型
设置。

选择检查项目，运行检查，修改不符
合的项目。

analysis -> model advisor，针对模型，可选项目包括MISRA、ISO26262等。

选中by task，右侧点击run selected checks。

analysis -> data type design -> fixed point tool，进入设置后，左侧选择项目，右侧运行检查。

code -> C/C++ code -> code generation advisor，针对生成代码，可选项目有空间效率、执行效率、可追踪性、安全预警、MISRA C: 2012 guidelines等。

检查项目可能会弹出一些警告，是之前手动设置的，这时选择忽略。

比如内联参数有效率，但想要用可调参数，就只能忽略检查时的警告。

6)点击图标，编译模型生成代码。

完成后可查看报告。

算法代码如下：
数据定义如下：
1.Simulink生成代码相关工具
在“错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

”一节，介绍了代码生成的详细过程。

其中一些常用的工具及菜单，现罗列于表1中。

表 1. 常用工具及菜单
Library Browser
Model Configuration
Mode Data
菜单
View----
-Mode
Data
级模型的信号、
参数、状态等，
可以在此处集中
编辑。

Model
Explorer
工具栏图
标
树状结构的模型
管理器，包括数
据、配置、子模
块等。

从树状结
构可以看出，每
一个模型都单独
包含数据数据、
配置等元素。

Model
Advisor
根据选定项，针Code
根据建议修改自
己的模型。

Fixed-Point
Tool
菜单
Analysis
---- - data
Type
Design -
Fixed-Point
Tool
针对定点数设
计，进行检验，
提供建议。

用户
可以根据建议修
改自己的模型。

Build Model
工具栏图
根据配置，编译
模型生成代码。

图标下拉栏还
有：编译备选子Run
2.Coder保留的默认名称
在“错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

”一节，生成的代码中出现了一些固定的名称，这些是代码生成器保留的默认名称，用户不能改变。

为方便理解生成的代码，将这些默认名称及含义列于表1中。

表 2. 生成代码中的默认名称
3.代码重用
该部分将搭建一个稍微复杂模型，封装参数，生成可重用代码。

1)建立如错误！未找到引用源。

模型。

图 1. PID模型
2)选中上面模型，右键，create subsystem from selection．进入子系统，按上面介绍的方法编辑各基本模块。

为信号和状态起名，设置输入数据类型，输出数据类型和输入保持一致。

参数设置为结构体，比如KpGain的值设置为pid.Kp，数据类型继承。

3)返回模型上一级，修改子系统名称为Dpid，选中子系统右键-> mask -> edit mask，在parameter选项卡，编辑参数，将名称设为pid。

4)右键->subsystem parameters，勾选treat as atomic unit，function packing设为reusable，函数名设为UnSatIntPid。

5)打开model explorer，在数据字典中
添加simulink bus类，选中该类，右下角launch bus editor进入编辑，设置类名称为PidParaStrc，将参数按名称依次添加到类，并设置基本数据类型。

6)在数据字典中添加simulink parameter对象，将对象数据名称设为DpidPar，类型设为PidParaStrc，值设为struct，存储类型设为ExportedGlobal。

在DpidPar值属性列，编辑与PidParaStrc类成员对应的参数名称，并赋值。

将simulink 参数DpidPar复制一份，编辑其参数值。

7)将子系统Dpid复制一份，名称改为Qpid，设置mask参数为QpidPar，连上输入输出，最终模型如图所示。

图 2. 代码重用演示模型
8)设置好模型配置参数，编译生成代
码，查看生成的报告。

整个模型的代码如下，调用两次UnSatIntPid函数，分别传入不同的参数。

生成可重用的算法如下所示，函数名为设置的UnSatIntPid，函数参数有四个，依次是给定，反馈，子系统状态，PidParaStrc参数。

4.数据重用
嵌入式应用多用查表的方式实现较复杂的数学函数，比如三角函数。

而且为了保证精度，表格的数据一般较多。

通常，如正弦函数，会充分利用周期性对称性，查找(0, pi/2)的sin表格。

本部分将演示，将(0, pi/2)的sin表格定义为全局const变量，单独放在一个文件，实现sin/cos函数。

1)建立如图3模型实现sin查表。

图 3. sin查表模型
模型输入为无符号短整型，执行环境下输入角度信号，ufix(16, 15)类型，1代表360度。

输出为sfix(16, 15)，为sin查表值。

模型使用同一个[0,pi/2)的sin表，表长256，表数据类型同输出。

2)设置查表模块名称为SinTab90d，右
击设置属性，表格数据设置为SinTab90d，
数据类型继承。

对SinTab90d建立
Simulink.Patameter对象，保存到数据字
典。

参数值设置为sin( [ 0 : pi/2/255 : pi/2 ] )，数据类型设置为fixdt(1,16,15)，存
储类型设置为ConstVariable(Custom)，定
义文件、头文件设置为LkupTab。

然后复
制出其余四个查表模块。

3)将模型封装为可重用子模块。

4)按同样的方法，可利用[0,pi/2)的sin
表格实现cos查表。

5)最后建立如图4模型，对算法进行
仿真，验证算法输出是否没有错误。

图 4. 正弦查表算法仿真验证
仿真结果如图5，从图中可看出，一个周期内计算结果均正确，算法得以验证。

图 5. 正弦查表模型仿真波形
6)剔除仿真用的信号发生和示波器，接输入输出端口，设置，然后生成代码。

整个模型的入口函数为：
按配置，模型为表格生成单独的文件：
生成可重用的LkupSin函数如下，函数第一个参数为输入，第二个参数为输出。

更多使用方法，请参见MATLAB软件help。