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从Matlab Simulink生成易读可重用代码
by: 吴少风
MATLAB提供从MATLAB代码或simulink模型生成C/C++代码的功能。从MATLAB 2011b版开始，MATLAB将代码生成Coder作为单独模块发布。MATLAB每年更新两次，经过不断完善，新版本的Coder功能更强大。用MATLAB生成C/C++代码具有MATLAB Coder、Simulink Coder、Embedded Coder三个功能模块，MATLAB Coder从MATLAB 代码生成代码，Simulink Coder从Simulink模型生成代码，Embedded Coder结合MATLAB Coder和Simulink Coder，生成嵌入式代码。利用代码生成功能，可以快速从模型生成可靠的代码，应用越来越广泛。 要生成易于阅读、重用性好的代码，必须进行详细设置。文中内容以易读、可重用为目标，建立嵌入式代码生成的演示模型，了解Simulink代码生成相关工具，介绍详细设置步骤，最终生成容易阅读、可重用代码，供单处理器单任务实时嵌入式系统应用。文中的方法为严格控制生成代码的个人总结。以文档呈现，方便自己今后查看，也希望能为其他人提供一些方便。
1.简单示例
本部分搭建一个简单的PI控制器模型，示范模型建立、设置、生成代码的详细步骤。 1) 新建嵌入式代码生成模型，MATLAB->simulink，New / Embedded Coder / Code Generation System。不选择一般simulink模板，可减少模型配置参数的设置。
2) 搭建如错误！未找到引用源。所示简易模型，保存文档，设置文件名。
图 1. 一个简单示例模型
3) 点击工具栏图标
，设置模型配置参数，应用并保存。对嵌入式应用，固定步
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.
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? 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\。 ? 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；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。
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? 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
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可
，编译模型生成代码。完成后可查看报告。