MBD的Simulink使用技巧：Simulink代码生成的基本概念

2 Simulink代码生成的基本概念

2.1 代码生成工具

MATLAB/Simulink中一共提供三个代码生成的工具：

• MATLAB Coder
• Simulink Coder
• Embedded Coder

从名字能看出来，MATLAB Coder用于m脚本生成C/C++代码；而Simulink Coder用于模型、Stateflow等生成C/C++代码；而 Embedded Coder是上述两者的集成，同时扩展了在嵌入式开发中必不可少的特性 。

也正是Embedded Coder提供了针对MATLAB Coder和Simulink Coder的配置选项和代码优化选项，从而 精细控制生成代码的函数、数据和接口 。这可以提高代码的执行效率和可读性，利于代码的集成。

所以文章介绍的以Embedded Coder为主。

关于这三个代码生成工具的更多介绍，可以查看资源库中的“临时资源分享”文件夹下的 tA21 。资源库的获取可以在《autoMBD原创技术文章合集》中找到。

2.2 Simulink生成应用代码

MathWorks官方一直强调，使用 Simulink生成应用代码（Application Code） ，而不是其他代码（虽然利用硬件支持包可以生成底层驱动等代码）。

何为应用代码？简单的可以认为应用代码是执行算法的程序，可以参考开源项目AMBD-MC中的FOC核心算法模型：

FOC核心算法模型 - From autoMBD

在MBD代码生成中，它应该部分或全部具有以下接口：

• 一个被主程序调用的接口（必须）；
• 与其他模块交换数据的接口；
• 与底层I/O驱动交换数据的接口；
• 数据的记录接口（即log，用于调试）；
• 软件库调用接口。

上图中的FOC核心算法模型中，包含了上述的前三种接口。这些接口用于代码集成时的函数调用、数据交换、代码调试等（代码集成的过程可以参考《文章合集》第十七篇）。

2.3 有接口的模型如何仿真

如上图FOC核心算法模型所示，该模型有很多Input和Output接口，这些接口表明对该模型仿真需要接收外部数据，同时需要将运算结果输出到外部。

这种模型的仿真有两种方式：

• 模型引用（Model Reference）
• 数据导入/导出（Data Import/Export）

模型引用 ，即使用Simulink模型库中的Model或Subsystem Reference模块来实现数据的输入和输出，这意味着需要额外的一个上层模型（Top Model）来提供输入数据和接受输出数据。 善用模型引用可以提高模型算法开发的独立性、重用性 ，在《文章合集》第十六篇中，实现PIL测试就是使用的这个方法。

这两个模块位于下图所示的位置：

模型引用模块 - From autoMBD

特别注意，Model和Subsystem Refence模块都能实现模型引用，但它们是有区别的：

• Subsystem Refence引用的是子系统模型，而Model引用的是普通模型；
• Model模块可以用于PIL和SIL测试，而Subsystem Refence不行；
• 它们在生成代码的处理方式有区别，Subsystem Refence在生成代码时，与模型中的子系统没有区别，但Model不能当作模型中的子系统，它是一个独立的模型。

而使用数据导入/导出的方式不需要新建Top模型，但需要准备 具有时间序列格式的输入数据 ，将其导入到MATLAB工作区中；而输出数据会直接生成在MATLAB工作区中。

时间序列数据如下图所示：

时间序列数据 - From autoMBD

创建时间序列数据可以使用如下语句：

ts = timeseries(rand(5,1));

将模型与MATLAB工作区的时间序列数据连接在一起的方法如下图所示。在Input框中输入变量名即可连接输入；图中下面的选项可以配置Output输出数据的格式，仿真完成后输出数据会保存在MATLAB工作区。

Data Import/Export - From autoMBD

2.4 模型生成代码的基本要求

一个模型要能生成嵌入式代码，至少需要满足以下两个要求：

• Simulink求解器设置为定步长；
• 选择代码生成的系统目标文件ert.tlc。

设置模型求解器的步长的方法如下图所示。求解器的其他配置可以保持默认，也可以根据实际需求修改。

设置求解器定步长 - From autoMBD

系统目标文件ert.tlc描述了模型如何生成代码完整方法和流程，由MathWorks开发，可以在MATLAB的安装目录中找到该文件。

但该文件只是模型生成代码的一部分，它的背后隐藏了大量关于模型生成代码的细节。完整的ert.tlc文件用户是不可见的。

选择代码生成的系统目标文件ert.tlc的方法如下图所示。

设置代码生成目标文件**ert.tlc - From autoMBD

点击“Browse”可以看到很多不同类型的系统目标文件（如下图所示），这些目标文件适用于不同的应用场景。对应嵌入式开发，选择ert.tlc即可（ert的全称为Embedded Real Time）。

不同类型的系统目标文件 - From autoMBD

满足定步长和系统目标文件的条件，模型就能生成嵌入式代码了。