如何在matlab的simulink中嵌入C語言進(jìn)行多輸入多輸出的仿真

前面的話

本文介紹如何在matlab的simulink中嵌入C語言進(jìn)行多輸入多輸出的仿真；這樣暫時(shí)脫離硬件平臺的問題，快速驗(yàn)證算法的可行性，從而提高效率，總體來說，simulink挺香的，不過由于不可抗拒因素，在一些高校強(qiáng)行被ban，非?？上?，但是我相信我們最終會擁有比matlab更強(qiáng)大的軟件。

目錄

1 s-function

2 具體設(shè)置

2.1 輸入輸出

2.2 構(gòu)建 S-Function

3 源碼分析

4 相關(guān)測試

5 總結(jié)

1 s-function

S-function模塊，位于Simulink/User-Defined Functions模塊庫中，它可以很方便的調(diào)用matlab腳本，即.m為后綴的文件，也可以調(diào)用c文件，進(jìn)行多輸入多輸出(輸入多個(gè)參數(shù)，返回多個(gè)參數(shù))，即MIMO的系統(tǒng)；

那么就需要LEVEL-2的s-function，因此這里需要使用S-Function Builder來自定義需要輸入的參數(shù)和輸出的參數(shù)；

S-Function Builder

2 具體設(shè)置

首先拖拽S-Function Builder到仿真文件中，并雙擊打開，可以看到具體的屬性如下圖所示；

屬性

一般初級的使用，這里有四個(gè)地方需要注意，已經(jīng)在上圖中標(biāo)注出來；

S-Function文件名，最終構(gòu)建成功會生成相應(yīng)名稱的C文件；

輸入輸出的設(shè)置，根據(jù)需求設(shè)置S-Function的入口參數(shù)，和返回參數(shù)，后面會詳細(xì)解釋；

完成設(shè)置之后需要進(jìn)行構(gòu)建，生成C文件；

對相應(yīng)文件進(jìn)行修改，最終進(jìn)行編譯；

如果編譯成功的話，C程序就已經(jīng)成功嵌入了，下面可以進(jìn)行simulink仿真了；

后面將結(jié)合一個(gè)例子進(jìn)行分析；

2.1 輸入輸出

首先設(shè)置文件名，本文設(shè)置為sfun_myc；

然后在輸入和輸出選項(xiàng)下有相關(guān)端口的屬性選項(xiàng)，具體如下；

Port name：端口名稱，用戶自己填寫；

Dimensions：數(shù)據(jù)的維度，這里有兩種選項(xiàng)，分別是1-D和2-D；如果是1-D則表示輸入向量，2-D則表示輸入為矩陣；

Rows：輸入數(shù)據(jù)的行數(shù)；

Columns：輸入數(shù)據(jù)的列數(shù)；

Complexity：輸入的數(shù)據(jù)是實(shí)數(shù)還是復(fù)數(shù)，這里有real和complex這兩個(gè)選項(xiàng)；

2.1.1 添加相應(yīng)的輸入信號

如下圖所示；點(diǎn)擊圖標(biāo)①，在Input ports的選項(xiàng)下，添加了u0，u1，u2和t，這四個(gè)輸入信號的添加；

輸入信號

2.1.2 添加相應(yīng)的輸出信號

輸出具體如下圖所示；

輸出信號

2.2 構(gòu)建 S-Function

設(shè)置成功之后，具體信息如下圖所示；

文件列表

模塊圖標(biāo)如下圖所示；

從上面兩圖可以看出，已經(jīng)設(shè)置完成，點(diǎn)擊Build生成S-Function對應(yīng)的C程序，包括；

sfun_myc.c；在這文件中也可以進(jìn)行對輸出的修改；

sfun_myc_wrapper.c；主要修改這個(gè)文件，下面具體再分析；

文件列表如下圖所示；

文件列表

3 源碼分析

3.1 sfun_myc.c

sfun_myc.c是軟件自動生成的文件，源碼相對較長，占較大篇幅，暫時(shí)不貼，主要分析其中幾個(gè)主要的函數(shù)；
在mdlOutputs函數(shù)會每過一個(gè)采樣點(diǎn)（sample time）就被調(diào)用一次，在這里以及傳入了我們之前定義好的四個(gè)參數(shù)，以及需要輸出的三個(gè)參數(shù)；并且最終調(diào)用sfun_myc_Outputs_wrapper函數(shù)來處理輸入和輸出，具體如下所示；

3.2 sfun_myc_wrapper.c

主要的邏輯是在這個(gè)函數(shù)中進(jìn)行編寫；源碼太長，占較大篇幅，暫時(shí)不貼，主要分析其中幾個(gè)主要的函數(shù)；

/*Thissamplesetstheoutputequaltotheinput y0[0]=u0[0]; Forcomplexsignalsuse:y0[0].re=u0[0].re; y0[0].im=u0[0].im; y1[0].re=u1[0].re; y1[0].im=u1[0].im; */

上面的代碼可以看到，u0為輸入，y0和y1為輸出；

在sfun_myc_Outputs_wrapper函數(shù)中進(jìn)行修改，就可以得到：

這里用梯形速度曲線進(jìn)行測試，具體如下；

3.2 編譯程序

編輯好相應(yīng)的函數(shù)就可以開始編譯程序；在matlab終端輸入以下指令；

0 warning 0 errors

如果出現(xiàn)以下提示：錯誤使用 mex 未找到支持的編譯器或 SDK。您可以安裝免費(fèi)提供的 MinGW-w64 C/C++ 編譯器；請參閱安裝 MinGW-w64 編譯器。如需更多選項(xiàng)，請參閱http://www.mathworks.com/support/compilers/R2015b/win64.html。===

則需要先根據(jù)提示安裝相應(yīng)的編譯器。

4 相關(guān)測試

仿真的框圖如下所示；

仿真圖

寫的是一個(gè)梯形速度曲線規(guī)劃仿真算法，，結(jié)果符合預(yù)期，開心。

輸出結(jié)果

5 總結(jié)

本文總結(jié)了在matlab的simulink中調(diào)用C語言進(jìn)行仿真，但是還有很多問題沒有考慮在內(nèi)，需要讀者進(jìn)行舉一反三，如果有別的問題也可以進(jìn)行在文章下方進(jìn)行評論。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：神奇！C語言還可以這樣用來仿真

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