如何在matlab的simulink中嵌入C语言进行多输入多输出的仿真

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前面的话

本文介绍如何在matlab的simulink中嵌入C语言进行多输入多输出的仿真;这样暂时脱离硬件平台的问题,快速验证算法的可行性,从而提高效率,总体来说,simulink挺香的,不过由于不可抗拒因素,在一些高校强行被ban,非常可惜,但是我相信我们最终会拥有比matlab更强大的软件。

目录

1 s-function

2 具体设置

2.1 输入输出

2.2 构建 S-Function

3 源码分析

4 相关测试

5 总结

1 s-function

S-function模块,位于Simulink/User-Defined Functions模块库中,它可以很方便的调用matlab脚本,即.m为后缀的文件,也可以调用c文件,进行多输入多输出(输入多个参数,返回多个参数),即MIMO的系统;

那么就需要LEVEL-2的s-function,因此这里需要使用S-Function Builder来自定义需要输入的参数和输出的参数;

matlab

S-Function Builder

2 具体设置

首先拖拽S-Function Builder到仿真文件中,并双击打开,可以看到具体的属性如下图所示;

matlab

属性

一般初级的使用,这里有四个地方需要注意,已经在上图中标注出来;

S-Function文件名,最终构建成功会生成相应名称的C文件;

输入输出的设置,根据需求设置S-Function的入口参数,和返回参数,后面会详细解释;

完成设置之后需要进行构建,生成C文件;

对相应文件进行修改,最终进行编译;

如果编译成功的话,C程序就已经成功嵌入了,下面可以进行simulink仿真了;

后面将结合一个例子进行分析;

2.1 输入输出

首先设置文件名,本文设置为sfun_myc;

然后在输入和输出选项下有相关端口的属性选项,具体如下;

Port name:端口名称,用户自己填写;

Dimensions:数据的维度,这里有两种选项,分别是1-D和2-D;如果是1-D则表示输入向量,2-D则表示输入为矩阵;

Rows:输入数据的行数;

Columns:输入数据的列数;

Complexity:输入的数据是实数还是复数,这里有real和complex这两个选项;

2.1.1 添加相应的输入信号

如下图所示;点击图标①,在Input ports的选项下,添加了u0,u1,u2和t,这四个输入信号的添加;

输入信号

2.1.2 添加相应的输出信号

输出具体如下图所示;

输出信号

2.2 构建 S-Function

设置成功之后,具体信息如下图所示;

文件列表

模块图标如下图所示;

从上面两图可以看出,已经设置完成,点击Build生成S-Function对应的C程序,包括;

sfun_myc.c;在这文件中也可以进行对输出的修改;

sfun_myc_wrapper.c;主要修改这个文件,下面具体再分析;

文件列表如下图所示;

文件列表

3 源码分析

3.1 sfun_myc.c

sfun_myc.c是软件自动生成的文件,源码相对较长,占较大篇幅,暂时不贴,主要分析其中几个主要的函数;
在mdlOutputs函数会每过一个采样点(sample time)就被调用一次,在这里以及传入了我们之前定义好的四个参数,以及需要输出的三个参数;并且最终调用sfun_myc_Outputs_wrapper函数来处理输入和输出,具体如下所示;

matlab

3.2 sfun_myc_wrapper.c

主要的逻辑是在这个函数中进行编写;源码太长,占较大篇幅,暂时不贴,主要分析其中几个主要的函数;

/* This sample sets the output equal to the input       y0[0] = u0[0];   For complex signals use: y0[0].re = u0[0].re;        y0[0].im = u0[0].im;       y1[0].re = u1[0].re;       y1[0].im = u1[0].im; */

上面的代码可以看到,u0为输入,y0和y1为输出;

在sfun_myc_Outputs_wrapper函数中进行修改,就可以得到:

这里用梯形速度曲线进行测试,具体如下;

matlab

matlab

matlab

matlab

3.2 编译程序

编辑好相应的函数就可以开始编译程序;在matlab终端输入以下指令;

0 warning 0 errors

matlab

如果出现以下提示:错误使用 mex 未找到支持的编译器或 SDK。您可以安装免费提供的 MinGW-w64 C/C++ 编译器;请参阅安装 MinGW-w64 编译器。如需更多选项,请参阅http://www.mathworks.com/support/compilers/R2015b/win64.html。===

则需要先根据提示安装相应的编译器。

4 相关测试

仿真的框图如下所示;

matlab

仿真图

写的是一个梯形速度曲线规划仿真算法,,结果符合预期,开心。

输出结果

5 总结

本文总结了在matlab的simulink中调用C语言进行仿真,但是还有很多问题没有考虑在内,需要读者进行举一反三,如果有别的问题也可以进行在文章下方进行评论。

责任编辑:xj

原文标题:神奇!C语言还可以这样用来仿真

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jf_95964820 2022-02-16
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