simulink及基于模型設(shè)計的嵌入式應(yīng)用_孫忠瀟ppt

1、Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink及基于模型設(shè)計的嵌入式應(yīng)用,FNST第三事業(yè)部第一開發(fā)部主任工程師 孫忠瀟Simulink基礎(chǔ)版主及代碼生成版主：hyowinner2014年5月24日,2,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,目錄,@Simulink是什么 各家釋意用戶群分析學(xué)習(xí)難度分析@Simulink能夠做什么視頻處理音頻處理

2、工業(yè)流程模擬發(fā)動機控制 自定義娛樂工具箱 Target Support Package目標(biāo)芯片的驅(qū)動工具箱@基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用 MBD(Model based Design) 代碼自動生成相關(guān)知識 MBD demo——濾波器建模，生成代碼以及驗證,3,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink是什么,@百度：Simulink是MATLAB最重要的組件之一

3、，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。@Matlab2013b：simulink opens the Simulink® Library Browser. @Hyowinner：Simulink = Simu + Link Simu -> Simulation ->仿真 ->具象化邏輯及結(jié)果 Link -> 連接 ->模塊與庫連接

4、 ->設(shè)計與需求連接 ->模型與代碼連接 ->你我與Matlab/Simulink連接,4,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink是什么,模塊庫,,模型,,波形,,5,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink是什么,Simulink的使

5、用者都期待其功能更加強大，能快速實現(xiàn)想要做的事,期待,6,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink是什么,7,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink能夠做什么,,視頻幀差分使能錄像仿真,,8,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink能夠做什么,,使用自帶模塊搭建音頻解析器，方便快捷。稍作加工即可實現(xiàn)：播放開始后進行

6、音量調(diào)節(jié)、暫停、繼續(xù)以及播放停止等動作。構(gòu)成音樂播放器,9,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink能夠做什么,10,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink能夠做什么,11,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,Simulink能夠做什么,Simulink能夠做什么,Target Support Package是針對某一系列MCU/

7、DSP芯片的驅(qū)動代碼配置與自動生成工具箱，給MBD嵌入式開發(fā)者提供快速算法驗證環(huán)境，F(xiàn)M4 TSP主要有以下優(yōu)點:1.無需編寫驅(qū)動代碼：使用者通過簡單的對話框設(shè)置即可生成驅(qū)動代碼2.生成代碼有效：錯誤的不合理的驅(qū)動配置模型會通過錯誤提示讓使用者改正3.流程自動化：從模型代碼生成，IDE啟動，工程創(chuàng)建，編譯，下載一鍵完成,TSP,12,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,13,Copyright 2014

8、 FUJITSU LIMITED,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,Model Based Design，基于模型設(shè)計是一種流程，較之傳統(tǒng)軟件開發(fā)流程而言，使開發(fā)者能夠更快捷、以更少的成本花費進行開發(fā)。適用范圍包括信號處理，控制系統(tǒng)，通信行業(yè)。表述系統(tǒng)的模型是整個開發(fā)流程的中心，貫穿需求，設(shè)計，實施與測試。模型本身就是一個可執(zhí)行的規(guī)格書，開發(fā)者修改優(yōu)化模型就是對設(shè)計的修繕，無需到實施之后通過測試再進行系統(tǒng)驗證，可以通過仿真在早期設(shè)計時

9、期就及時進行正確性驗證，并且在實施階段，特別是對于嵌入式軟件，代碼由模型生成。,基于模型設(shè)計,14,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,以一個簡單的濾波器設(shè)計作為需求，通過基于模型設(shè)計簡化流程將需求與算法設(shè)計綁定起來，以保證所有需求都被覆蓋，最終實現(xiàn)需求與設(shè)計的一致性。,需求,15,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,根據(jù)濾波

10、器的數(shù)學(xué)表達關(guān)系進行模型建立模型，并設(shè)計輸入輸出進行仿真，以驗證模型計算的正確性。模型輸入包括濾波系數(shù)和需要濾波的信號(帶噪聲的正弦波)仿真時，選擇合適的算法至關(guān)重要。,模型建立與仿真,模型建立與仿真,16,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,應(yīng)用于嵌入式開發(fā)的模型往往需要選擇固定步長的解算器，而不選用變步長的解算器這是因為微控制器的時鐘信號是以固定頻率的周期工作，雖然可以實現(xiàn)

11、倍頻和分頻，往往在一個應(yīng)用的過程中每個基礎(chǔ)時鐘信號是保持不變的。,解算器的選擇,解算器的選擇,17,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,System Target File是Simulink生成代碼不可或缺的起到總領(lǐng)作用的文件。它決定了自身被選擇時模型配置的動作，自定義GUI的追加，模型生成代碼的類型，以及主函數(shù)main的生成與否，生成方式等等。grt.tlc: 快速原型

12、ert.tlc: 嵌入式C代碼，通常使用此項或在此之上進行自定義硬件目標(biāo)TSP工具的定制custom:往往都是以ert.tlc為基礎(chǔ)，追加自定義硬件對應(yīng)的配置或功能,系統(tǒng)目標(biāo)文件,所謂tlc即Target Language Compiler的縮寫是一種解釋性編程語言，可以將模型編譯出來的rtw文件按照block級tlc程序轉(zhuǎn)化為目標(biāo)代碼。,聯(lián)編文件,,聯(lián)編文件，即makefile文件(mk),在make_rtw指令下以系統(tǒng)模板聯(lián)編文件

13、(System Template Makefile 即system.tmf)為基礎(chǔ)，生成model.mk聯(lián)編程序，主要負責(zé)將模型產(chǎn)生的程序，附件的庫文件和自定義的模塊進行編譯和鏈接。系統(tǒng)模板聯(lián)編文件(tmf)允許用戶指定編譯器，編譯選項，以及可執(zhí)行文件生成時所附帶的信息。,,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,18,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,通過rmi setup注冊Active-X controls后Sim

14、ulink Model菜單欄增加了需求追蹤功能追加了鏈接之后，文檔中出現(xiàn)Simulink的小圖標(biāo)，能夠從需求文檔鏈接到模型；每當(dāng)需求出現(xiàn)了變更可以通過鏈接檢查是否及時反映到所設(shè)計的模型中，以保持一致性,需求與模型關(guān)聯(lián),基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,19,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,隨著模型復(fù)雜度的提高，人工檢查模型屬性，配置以及對于MAAB標(biāo)準的遵守度逐漸成為負擔(dān)，使用Simulink工具欄中的Mo

15、del Advisor工具可以自動進行標(biāo)準以及模型配置和屬性的檢查，并產(chǎn)生檢查報告。檢查的內(nèi)容：1.是否會導(dǎo)致系統(tǒng)仿真出錯2.是否會導(dǎo)致生成的代碼無效(Simulink Coder&Embedded Coder)3.生成的代碼是否符合安全標(biāo)準(Simulink Coder&Embedded Coder&Simulink V&V),模型檢查與驗證,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,20,Copyright

16、 2014 FUJITSU LIMITED,使用Profiler Report來了解模型每個環(huán)節(jié)的時間消耗和調(diào)用次數(shù)。報告中會提示模型執(zhí)行時間，調(diào)用函數(shù)清單和每個函數(shù)調(diào)用的詳細效率分析信息使用注意：1.如果算法模型使用Model Referrence引用，那么需要使該模型在Normal模式2.在進行Profiler時并不分析Model Referrence內(nèi)部，需要單獨分析,模型效率分析,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,21,Cop

17、yright 2014 FUJITSU LIMITED,初次嘗試，先使用ert.tlc作為系統(tǒng)目標(biāo)文件生成嵌入式Ｃ代碼ert.tlc會啟動代碼生成過程，將模塊轉(zhuǎn)化為C代碼未經(jīng)過任何優(yōu)化的代碼可讀性不強,代碼自動生成,初次嘗試，先使用ert.tlc作為系統(tǒng)目標(biāo)文件生成嵌入式Ｃ代碼ert.tlc會啟動代碼生成過程，將模塊轉(zhuǎn)化為C代碼未經(jīng)過任何優(yōu)化的代碼可讀性不強,代碼自動生成,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,代碼自動生成—提高可讀性,2

18、2,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,1.為模型增加信號名2.通過信號線屬性配置存儲數(shù)據(jù)類型,代碼自動生成—提高可讀性1,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,1.為模型增加信號名2.通過M代碼在BaseWorkspace創(chuàng)建信號數(shù)據(jù)對象3.關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)對象與模型信號 disableimplicitsignalresolution(gcs)命令可自動關(guān)聯(lián),代碼自動生成—提高可讀性2,代碼自動生成—提高可讀性2,23,

19、Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,1.將模型轉(zhuǎn)換為子系統(tǒng)2.在Block Parameter中配置為原子子系統(tǒng)3.Code Generation頁面定義函數(shù)名與文件名,代碼自動生成—結(jié)構(gòu)化,24,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,基于模型的嵌入式設(shè)計及應(yīng)用,最終目的是將通過模型生成的代碼下載到目標(biāo)硬件中去使用，那么模型生成的代碼能不能如實地反映仿真

20、過程是必須要去驗證的。模型與代碼的一致性驗證可以通過處理器在環(huán)仿真(Processor In the Loop,PIL)來驗證。,代碼的有效性驗證,25,Copyright 2014 FUJITSU LIMITED,More about Simulink：to be continued,C-Mex S函數(shù),子系統(tǒng)Mask,tlc語言,Simulink block help文檔制作,自定義Simulink Library,Level 1