sim及基于模型设计的嵌入式应用孙忠潇交流群

1、Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink及基于模型设计的嵌入式应用FNST第三事业部第一开发部主任工程师 孙忠潇Simulink基础版主及代码生成版主：hyowinner2014年5月24日2Copyright 2014 FUJITSU LIMITED目录Simulink是什么 各家释意用户群分析学习难度分析Simulink能够做什么视频处理 音频处理 工业流程模拟 发动机控制 自定义娱乐工具箱 Target Support Package目标芯片的驱动工具箱基于模型的嵌入式设计及应用 MBD(Model based Design) 代码自动生成相关知识 M

2、BD demo滤波器建模，生成代码以及验证3Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink是什么百度：Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。Matlab2013b：simulink opens the Simulink Library Browser. Hyowinner：Simulink = Simu + Link Simu - Simulation -仿真 -具象化逻辑及结果 Link - 连接 -模块与库连接 -设计与需求连接 -模型与代码连接 -你我与Matlab/Simulink连接4Copyr

3、ight 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink是什么模模块库块库模型模型波形波形从从Simulink BrowserSimulink Browser里里选择选择模模块块，建，建立模型并且立模型并且进进行仿真。行仿真。普遍普遍认识认识5Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink是什么根据根据论坛论坛回帖数回帖数统计统计判断，判断，大概只有大概只有MatlabMatlab的的1/81/8 粉粉丝丝SimulinkSimulink的使用者的使用者较较多都有多都有着着坚实坚实的的MatlabMatlab技技术术基基础础阶阶段段SimulinkSim

4、ulink的使用者的使用者较较多都多都有耐心，入有耐心，入门门槛较门门槛较高高特点特点SimulinkSimulink的使用者都期待其的使用者都期待其功能更加功能更加强强大，能快速大，能快速实现实现想要做的事想要做的事期待期待6Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink是什么要求整体把握，理有点要求整体把握，理有点难难度，度，一开始就要面一开始就要面对对整个系整个系统统SimulinkSimulink上手容易，一般从上手容易，一般从调调用用简单简单的的绘图绘图函数或矩函数或矩阵创阵创建开始建开始MatlabMatlab学科分支多，理学科分支多，理论论深度达，深

5、度达，后期依靠的是学后期依靠的是学术术理理论论造造诣诣MatlabMatlabSimulinkSimulink运行机制与流程的运行机制与流程的理解，会加速理解，会加速应应用的熟用的熟练练度度SimulinkSimulink7Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink能够做什么跟跟MatlabMatlab一一样样功能功能强强大，具有大，具有动态动态系系统统仿真的功能，包含信号仿真的功能，包含信号处处理，理，图图像像视频处视频处理理， ，数数值值运算，控制系运算，控制系统统等等各个方面。等等各个方面。视频处视频处理理视频帧差分使能录像仿真8Copyright 20

6、14 FUJITSU LIMITEDSimulink能够做什么SimulinkSimulink作作为为功能功能强强大的大的动态动态仿真工具，通仿真工具，通过过模型建立，运行仿真，甚至模型建立，运行仿真，甚至自定自定义义模模块块应应用于信号用于信号处处理理音音频处频处理理，数，数值值运算，控制系运算，控制系统统等等各个方面。等等各个方面。音音乐乐播放器播放器使用自带模块搭建音频解析器，方便快捷。稍作加工即可实现：播放开始后进行音量调节、暂停、继续以及播放停止等动作。构成音乐播放器9Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink能够做什么跟跟GUIGUI结结合开合开发

7、发工工业业仿真仿真软软件件，具有，具有动态动态系系统统仿真的功能，包含信号仿真的功能，包含信号处处理，理，图图像像视频处视频处理，理，流程模流程模拟拟，数，数值计值计算，控制系算，控制系统统，等各个方面。，等各个方面。工工业业仿真仿真工业乙醇连续发酵仿真01002003004000100200300stepsconcentration(kg/m3)01002003004000100200300stepsconcentration(kg/m3)01002003004000100200300stepsconcentration(kg/m3)01002003004000100200300stepsc

8、oncentration(kg/m3)01002003004000100200300stepsconcentration(kg/m3)01002003004000100200300stepsconcentration(kg/m3)01002003004000100200300stepsconcentration(kg/m3)10Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink能够做什么使用使用SimulinkSimulink进进行汽行汽车发动车发动机控制机控制规规格格设计设计，采用，采用基于模型基于模型设计设计的嵌入式的嵌入式软软件开件开发发流程，流程，经过经过代代

9、码码自自动动生成生成和各个和各个阶阶段的段的严严格格测试测试， ，实现实现汽汽车发动车发动机控制代机控制代码码的量的量产产。 。发动发动机控制机控制11Copyright 2014 FUJITSU LIMITEDSimulink能够做什么S FunctionS Function是是Simulink EngineSimulink Engine运行的机理体运行的机理体现现，同，同时时也也给给予用予用户户自定自定义义模模块块的功能的功能甚至可以自己定甚至可以自己定义义工具箱加入到工具箱加入到Simulink BrowserSimulink Browser中，中，让让你你随心所欲随心所欲！自定自定义义

10、功能功能自定义娱乐工具箱Simulink能够做什么Target Support PackageTarget Support Package是是针对针对某一系列某一系列MCU/DSPMCU/DSP芯片的芯片的驱动驱动代代码码配置与自配置与自动动生成生成工具箱，工具箱，给给MBDMBD嵌入式开嵌入式开发发者提供快速算法者提供快速算法验证环验证环境，境，FM4 TSPFM4 TSP主要有以下主要有以下优优点点: :1. 1.无需无需编编写写驱动驱动代代码码： ：使用者使用者通通过简单过简单的的对话对话框框设设置即可置即可生成生成驱动驱动代代码码2. 2.生成代码有效：生成代码有效：错误错误的不合理的

11、的不合理的驱动驱动配置模型会通配置模型会通过过错误错误提示提示让让使用者改正使用者改正3. 3.流程自流程自动动化：从模型代化：从模型代码码生成，生成，IDEIDE启启动动，工程，工程创创建，建，编译编译，下，下载载一一键键完成完成TSPTSP12Copyright 2014 FUJITSU LIMITED13Copyright 2014 FUJITSU LIMITED基于模型的嵌入式设计及应用Model Based DesignModel Based Design，基于模型，基于模型设计设计是一种是一种流程流程， ，较较之之传统软传统软件开件开发发流程而言，流程而言，使开使开发发者能者能够够

12、更快捷、以更少的成本花更快捷、以更少的成本花费费进进行开行开发发。适用范。适用范围围包括包括信号信号处处理，控制理，控制系系统统，通信行，通信行业业。表述系。表述系统统的的模型模型是整个开是整个开发发流程的中心，流程的中心，贯贯穿穿需求，需求，设计设计， ，实实施施与与测试测试。 。模型本身就是一个模型本身就是一个可可执执行的行的规规格格书书，开，开发发者修改者修改优优化模型就是化模型就是对设计对设计的修的修缮缮，无需到，无需到实实施之后通施之后通过测试过测试再再进进行系行系统验证统验证，可以通，可以通过过仿真仿真在在早期早期设计时设计时期期就及就及时进时进行行正确性正确性验证验证，并且在，并

13、且在实实施施阶阶段，特段，特别别是是对对于嵌入式于嵌入式软软件，件，代代码码由模型生成。由模型生成。基于模型基于模型设计设计14Copyright 2014 FUJITSU LIMITED基于模型的嵌入式设计及应用以一个以一个简单简单的的滤滤波器波器设计设计作作为为需求，通需求，通过过基于模型基于模型设计简设计简化流程将需求与算法化流程将需求与算法设计设计绑绑定起来，以保定起来，以保证证所有需求都被覆盖，最所有需求都被覆盖，最终实现终实现需求与需求与设计设计的一致性。的一致性。需求需求15Copyright 2014 FUJITSU LIMITED基于模型的嵌入式设计及应用根据根据滤滤波器的数

14、学表达关系波器的数学表达关系进进行模型建立模型，并行模型建立模型，并设计输设计输入入输输出出进进行仿真，以行仿真，以验证验证模型模型计计算的正确性。模型算的正确性。模型输输入包括入包括滤滤波系数和需要波系数和需要滤滤波的信号波的信号( (带带噪声的正弦波噪声的正弦波) )仿真仿真时时， ，选择选择合适的算法至关重要。合适的算法至关重要。模型建立与仿真模型建立与仿真模型建立与仿真模型建立与仿真16Copyright 2014 FUJITSU LIMITED基于模型的嵌入式设计及应用应应用于嵌入式开用于嵌入式开发发的模型往往需要的模型往往需要选择选择固定步固定步长长的解算器，而不的解算器，而不选选

15、用用变变步步长长的解算器的解算器这这是因是因为为微控制器的微控制器的时钟时钟信号是以固定信号是以固定频频率的周期工作，率的周期工作，虽虽然可以然可以实现实现倍倍频频和分和分频频， ，往往在一个往往在一个应应用的用的过过程中每个基程中每个基础时钟础时钟信号是保持不信号是保持不变变的。的。解算器的解算器的选择选择解算器的解算器的选择选择17Copyright 2014 FUJITSU LIMITED基于模型的嵌入式设计及应用System Target FileSystem Target File是是SimulinkSimulink生成代生成代码码不可或缺的起到不可或缺的起到总领总领作用的文件。它决

16、定作用的文件。它决定了自身被了自身被选择时选择时模型配置的模型配置的动动作，自定作，自定义义GUIGUI的追加，模型生成代的追加，模型生成代码码的的类类型，以及型，以及主函数主函数mainmain的生成与否，生成方式等等。的生成与否，生成方式等等。grt.tlc: grt.tlc: 快速原型快速原型ert.tlc: ert.tlc: 嵌入式嵌入式C C代代码码，通常使用此，通常使用此项项或在此之上或在此之上进进行自定行自定义义硬件目硬件目标标TSPTSP工具的定制工具的定制custom:custom:往往都是以往往都是以ert.tlcert.tlc为为基基础础，追加自定，追加自定义义硬件硬件对

17、应对应的配置或功能的配置或功能系系统统目目标标文件文件所谓tlc即Target Language Compiler的缩写是一种解释性编程语言，可以将模型编译出来的rtw文件按照block级tlc程序转化为目标代码。联编联编文件文件联编文件，即makefile文件(mk),在make_rtw指令下以系统模板联编文件(System Template Makefile 即system.tmf)为基础，生成model.mk联编程序，主要负责将模型产生的程序，附件的库文件和自定义的模块进行编译和链接。系统模板联编文件(tmf)允许用户指定编译器，编译选项，以及可执行文件生成时所附带的信息。基于模型的嵌入

18、式设计及应用18Copyright 2014 FUJITSU LIMITED通通过过rmi setuprmi setup注册注册Active-X controlsActive-X controls后后Simulink ModelSimulink Model菜菜单栏单栏增加了需求追踪功能增加了需求追踪功能追加了追加了链链接之后，文档中出接之后，文档中出现现SimulinkSimulink的小的小图标图标，能，能够够从需求文档从需求文档链链接到模型；每当接到模型；每当需求出需求出现现了了变变更可以通更可以通过链过链接接检查检查是否及是否及时时反映到所反映到所设计设计的模型中，以保持一致性的模型中，

19、以保持一致性需求与模型关需求与模型关联联基于模型的嵌入式设计及应用19Copyright 2014 FUJITSU LIMITED随着模型复随着模型复杂杂度的提高，人工度的提高，人工检查检查模型属性，配置以及模型属性，配置以及对对于于MAABMAAB标标准的遵守度逐准的遵守度逐渐渐成成为负为负担，使用担，使用SimulinkSimulink工具工具栏栏中的中的Model AdvisorModel Advisor工具可以自工具可以自动进动进行行标标准以及模型准以及模型配置和属性的配置和属性的检查检查，并，并产产生生检查报检查报告。告。检查检查的内容：的内容：1. 1.是否会是否会导导致系致系统统

20、仿真出仿真出错错2. 2.是否会是否会导导致生成的代致生成的代码码无效无效(Simulink Coder&Embedded Coder)(Simulink Coder&Embedded Coder)3. 3.生成的代生成的代码码是否符合安全是否符合安全标标准准(Simulink Coder&Embedded Coder&Simulink V&V)(Simulink Coder&Embedded Coder&Simulink V&V)模型模型检查检查与与验证验证基于模型的嵌入式设计及应用20Copyright 2014 FUJITS

21、U LIMITED使用使用Profiler ReportProfiler Report来了解模型每个来了解模型每个环节环节的的时间时间消耗和消耗和调调用次数。用次数。报报告中会提示模型告中会提示模型执执行行时间时间， ，调调用函数清用函数清单单和每个函数和每个函数调调用的用的详细详细效率分析信息效率分析信息使用注意：使用注意：1. 1.如果算法模型使用如果算法模型使用Model ReferrenceModel Referrence引用，那么需要使引用，那么需要使该该模型在模型在NormalNormal模式模式2. 2.在在进进行行ProfilerProfiler时时并不分析并不分析Model

22、ReferrenceModel Referrence内部，需要内部，需要单单独分析独分析模型效率分析模型效率分析基于模型的嵌入式设计及应用21Copyright 2014 FUJITSU LIMITED初次初次尝试尝试，先使用，先使用ert.tlcert.tlc作作为为系系统统目目标标文件生成嵌入式代文件生成嵌入式代码码ert.tlcert.tlc会启会启动动代代码码生成生成过过程，将模程，将模块转块转化化为为C C代代码码未未经过经过任何任何优优化的代化的代码码可可读读性不性不强强代代码码自自动动生成生成初次初次尝试尝试，先使用，先使用ert.tlcert.tlc作作为为系系统统目目标标文件

23、生成嵌入式代文件生成嵌入式代码码ert.tlcert.tlc会启会启动动代代码码生成生成过过程，将模程，将模块转块转化化为为C C代代码码未未经过经过任何任何优优化的代化的代码码可可读读性不性不强强代代码码自自动动生成生成基于模型的嵌入式设计及应用代代码码自自动动生成生成 提高可提高可读读性性22Copyright 2014 FUJITSU LIMITED1. 1.为为模型增加信号名模型增加信号名2. 2.通通过过信号信号线线属性配置存属性配置存储储数据数据类类型型代代码码自自动动生成生成 提高可提高可读读性性1 1基于模型的嵌入式设计及应用1. 1.为为模型增加信号名模型增加信号名2. 2.通通过过M M代代码码在在BaseWorkspaceBase