从MatlabSimulink生成易读可重用代码.docx
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从MatlabSimulink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。
→solveroptions:
type--Fixedstep.solver--Discrete.
→optimization->signalsandparameters:
●Defaultparameterbehavior--tunable.
●Passreusablesubsystemoutputsas--输出较多选用structurereference.
→hardwareimplementation:
按实际设hardwareboard,device,devicedetails.
→codegeneration:
●Systemtargetfile--ert.tlc,Language--C,generatecodeonly.codegenerationobjectives.
Øcomments:
includecomments,默认全选，可按需要选择。
Øsymbols:
命名规则设置，按各自代码规范设置。
Øinterface:
设置整个模型生成代码的接口。
✧codeinterfacepackage，可选择可重用，PassrootlevelI/Oas，模型输入输出参数一般较多，一般选择结构体，structurereference，模型数据、输入、输出通过各自独立结构体传入参数；partofmodeldatastructure，一个结构体传入参数。
也可选择不可重用。
✧configuremodelfunctions，点击进入，设置模型具体的C原型。
getdefaultconfiguration，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。
Øcodestyle:
设置代码风格。
✧Parentheses括号，--Nominal（readability），按可读性优化。
✧Castingmode强制转换方式，Nominal.
✧Codeindentation代码缩进，size--4.
ØCodeplacement:
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，头文件包含是还是"head.h"。
ØDatatypereplacement:
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。
将图1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；signalattributes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->modeldata，弹出modeldata窗口。
simulink提供的modeldata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modeldata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createnewdata窗口，值选择Simulink.Parameter，位置选择BaseWorkspace，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->Modelproperties，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。
●unitdelay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modeldata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modelexplorer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->modeladvisor，针对模型，可选项目包括MISRA、ISO26262等。
选中bytask，右侧点击runselectedchecks。
analysis->datatypedesign->fixedpointtool，进入设置后，左侧选择项目，右侧运行检查。
code->C/C++code->codegenerationadvisor，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、MISRAC:
2012guidelines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“1简单示例”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
图标
名称
最方便的位置
功能
LibraryBrowser
工具栏图标
基本模块库，搭建模型的基本元素所在库。
ModelConfigurationParameters
工具栏图标
模型配置参数，模型仿真、生成代码所依赖的全局规则。
ModeData
菜单View-----ModeData
列表显示当前层级模型的信号、参数、状态等，可以在此处集中编辑。
ModelExplorer
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。
ModelAdvisor
工具栏图标
根据选定项，针对模型设计，进行检查，提供建议。
用户根据建议修改自己的模型。
CodeGenerationAdvisor
ModelAdvisor----图标下拉
根据选定项，针对代码生成设置，进行检查，提供建议。
用户根据建议修改自己的模型。
Fixed-PointTool
菜单Analysis-----dataTypeDesign-Fixed-PointTool
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。
BuildModel
工具栏图标
根据配置，编译模型生成代码。
图标下拉栏还有：
编译备选子系统，嵌入式代码快速向导。
快速向导按步骤生成新配置，并依次生成代码。
Run
工具栏图标
模型仿真运行。
一般首先会用仿真验证模型。
2.Coder保留的默认名称
在“1简单示例”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
默认名称
含义
默认名称
含义
U
整个模型的输入模块
local
局部变量加的前缀
Y
整个模型的输出模块
rt
全局变量的前缀，可设置
B
模块输出信号
rtb
局部模块输出的前缀，可设置
P
模块参数
_T
默认类型后缀，可替换
DW
离散模块状态
step
模型入口，可设置
DefaultP
默认参数
initialize
模型初始化，可设置
Ext
全局类型加的前缀
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。
7）建立如图2模型。
图2.PID模型
8）选中上面模型，右键，createsubsystemfromselection．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。
9）返回模型上一级，修改子系统名称为Dpid，选中子系统右键->mask->editmask，在parameter选项卡，编辑参数，将名称设为pid。
10）右键->subsystemparameters，勾选treatasatomicunit，functionpacking设为reusable，函数名设为UnSatIntPid。
11）打开modelexplorer，在数据字典中添加simulinkbus类，选中该类，右下角launchbuseditor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。
12）在数据字典中添加simulinkparameter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。
13）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3.代码重用演示模型
14）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。
15）建立如图4模型实现sin查表。
图4.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。
16）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。
17）将模型封装为可重用子模块。
18）按同样的方法，可利用[0,pi/2）的sin表格实现cos查表。
19）最后建立如图5模型，对算法进行仿真，验证算法输出是否没有错误。
图5.正弦查表算法仿真验证
仿真结果如图6，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6.正弦查表模型仿真波形
20）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。
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