關(guān)于模擬軟件的啟動(dòng)和關(guān)閉的分析說(shuō)明

在之前的導(dǎo)出函數(shù)文章中，介紹了如何配置仿真模型并將它導(dǎo)出為函數(shù)：使用 Model 模塊。

案例中，我們的模型模擬的是代碼運(yùn)行一次的行為。也就是說(shuō)：假設(shè)這些代碼要跑在 ECU 里，當(dāng)模型仿真開(kāi)始ECU 啟動(dòng)，這些代碼就運(yùn)行，當(dāng)仿真結(jié)束ECU 停止。

這是個(gè)有意思的過(guò)程，不過(guò)，要是你想仿真一些更復(fù)雜的場(chǎng)景，比如 ECU 多次啟動(dòng)和關(guān)閉的場(chǎng)景呢？

這就是需要用的Initialize Function 和 Terminate Function 模塊。

下面的例子模擬了一輛車(chē)在兩種不同情況下多次啟動(dòng)和關(guān)閉的場(chǎng)景：

a.當(dāng)車(chē)在運(yùn)行時(shí)，我們使用計(jì)數(shù)器累加來(lái)跟蹤記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的在它的整個(gè)生命周期里運(yùn)行的全部時(shí)間。

b. 在正常關(guān)停的場(chǎng)景下，車(chē)鑰匙熄火，我們將累計(jì)的時(shí)間寫(xiě)入一個(gè) non-volatile 內(nèi)存。所以，在下次汽車(chē)啟動(dòng)的時(shí)候它還可以被讀出來(lái)。

c. 假如電池沒(méi)電了汽車(chē)也會(huì)關(guān)停，但是這時(shí)候我們就沒(méi)有機(jī)會(huì)把累計(jì)時(shí)間寫(xiě)入 non-volatile 內(nèi)存了。

下面我們來(lái)看看如何實(shí)現(xiàn)上述邏輯。

使用 Initialize 和 Terminate 事件

首先用一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器例子，用來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間計(jì)數(shù)：

把上圖這種形式的導(dǎo)出函數(shù)模型，使用一個(gè)Model 模塊引用起來(lái)。在 R2016b 里 Model 模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框里就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)新選項(xiàng)：

勾選這兩個(gè)選項(xiàng)，Model 模塊就多出兩個(gè)輸入端口，可連接 Function-call 信號(hào)(見(jiàn)下圖)。

作為第一次簡(jiǎn)單嘗試，我們用一個(gè) Stateflow chart 來(lái)仿真車(chē)鑰匙啟、停時(shí)分別啟動(dòng)和關(guān)閉這個(gè)計(jì)數(shù)器 EngineRunTime。

仿真結(jié)果如下：

當(dāng)車(chē)鑰匙啟動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)器在增長(zhǎng)，而當(dāng)車(chē)鑰匙關(guān)停時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。而當(dāng)車(chē)鑰匙再次啟動(dòng)的時(shí)候，計(jì)數(shù)器重置了。

自定義Initialize 和 Terminate 事件

就像之前所說(shuō)的，我們并不希望這個(gè)計(jì)數(shù)器在每一次車(chē)鑰匙關(guān)停的時(shí)候都重置，不然就沒(méi)法累計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間了。

為了保留這個(gè)計(jì)數(shù)器的值，我們這時(shí)候就可以使用 Initialization 和 Terminate 模塊了。

在 Terminate Function 內(nèi)部，我們使用 State Reader 模塊來(lái)獲取當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，并保存在 Data Store 模塊里。類(lèi)似的，在 Initialize Function 內(nèi)部，我們可以讀取這個(gè) Data Store 模塊，并用這個(gè)值來(lái)初始化計(jì)數(shù)器。

譯者補(bǔ)充：熟悉 Simulink 代碼生成的朋友都知道，EngineRunTime 模型生成代碼時(shí)，會(huì)生成 step 函數(shù)，以及相應(yīng)的Initialize 和 terminate 函數(shù)。默認(rèn)情況下 Initialize 函數(shù)里進(jìn)行輸入、輸出以及狀態(tài)量的初始化，terminate函數(shù)里是空的。R2016b 之后，新增加的這個(gè) Initialize 和 terminate 模塊，可以讓你顯示的定義這兩個(gè)函數(shù)里的內(nèi)容。

我們來(lái)看結(jié)果：

在車(chē)鑰匙關(guān)閉和重啟后，每一次EngineRunTime 被重新調(diào)用運(yùn)行時(shí)，是在持續(xù)計(jì)數(shù)的。

Reset Function

就像之前說(shuō)的，我們還需要模擬由于電池電壓過(guò)低引起的車(chē)輛重啟。

這表示，在有些真實(shí)場(chǎng)景下，有時(shí)候計(jì)數(shù)器模型結(jié)束運(yùn)行的時(shí)候，我們是沒(méi)機(jī)會(huì)往Data Store 里寫(xiě)數(shù)據(jù)的。

為了模擬這種場(chǎng)景，我們把原來(lái)的Terminate 模塊里面的 Terminate Event Listener 模塊的事件類(lèi)型從 Terminate 改為 Reset，并設(shè)置一個(gè)有含義的名字 writeNVmem。

這樣一來(lái)，模型里就不再有Terminate Function 模塊了。當(dāng)仿真觸發(fā) terminate 事件后，就會(huì)執(zhí)行默認(rèn)的模塊 terminate 函數(shù)。

我們重寫(xiě) Stateflow 調(diào)度器，處理這兩種關(guān)停的情況：

注意，在上面這個(gè)模型中，我們?cè)?Model 的參數(shù)對(duì)話框里勾選了 "Show model reset ports"，所以就出來(lái)了這個(gè)額外的 writeNVmem 端口。

仿真結(jié)果如下：

可以看到，在因?yàn)殡姵厥Ф鸬年P(guān)停時(shí)，計(jì)數(shù)器的值并不會(huì)保存給下次重啟的時(shí)候用。

代碼生成

現(xiàn)在，仿真結(jié)果跟我們想要的一致了，接著我們來(lái)生成代碼。

在生成的代碼里，寫(xiě)入 non-volatile 內(nèi)存一般都是用戶自定義代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者是 Embedded target 提供的硬件服務(wù)。為了模擬這種情況，我們使用 Function call 模塊和 Simulink Function 來(lái)實(shí)現(xiàn)，以前的帖子有介紹過(guò)這兩個(gè)模塊的用法。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把上面 EngineRunTime 模型里的 Data Store Read/Write 模塊替換為 Function call。

另外，為了能在仿真的時(shí)候得到同樣的結(jié)果，我們使用 Simulink Function 來(lái)完成讀寫(xiě) Data Store 這個(gè)功能，跟之前在Initialize 和Terminate function 的讀寫(xiě)功能一樣。

這就是整個(gè)模型的結(jié)構(gòu)：

之前的帖子有介紹過(guò)，在代碼生成的時(shí)候，可以在 EngineRunTime模型里設(shè)置配置選項(xiàng)，告訴 Simulink 在鏈接的時(shí)候，去哪里找這個(gè) writeEngineRunTimNV 和 readEngineRunTimNV 函數(shù)。

我們把這個(gè)導(dǎo)出函數(shù)模型生成如下代碼：