MBD的Simulink使用技巧⑥：代码生成目标配置工具

laoxiang21

全文约2400字，你将看到以下内容：

代码生成目标配置工具
代码生成的配置方法总结

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如何获取请参考@所有读者：autoMBD发布《autoMBD原创技术文章合集》。

本篇文章继续介绍MBD的Simulink使用技巧，主要包括代码生成目标配置工具的介绍。点击以下链接，可以查看本系列的往期文章：

MBD的Simulink使用技巧①：Simulink代码生成的基本概念MBD的Simulink使用技巧②：详解代码生成中的模型与代码MBD的Simulink使用技巧③：虚拟子系统与原子子系统的代码生成MBD的Simulink使用技巧④：详解生成代码的结构与代码的生成流程MBD的Simulink使用技巧⑤：详解自动代码生成的配置与优化

特别提示：在本篇文章中使用的PI控制器示例模型，可以在autoMBD资源库的“临时资源分享”文件夹中找到该模型（资源序号tA22）。资源库链接的获取可以在《autoMBD原创技术文章合集》中找到（见文章开头）。

1  代码生成目标配置工具

上一篇文章中介绍了很多关于Simulink生成代码的配置选项，怎么合理地设置这些配置项，是一个关键的问题。由于可配置项众多，并且分布零散不集中，开发者在配置时可能会感到困惑。

针对这个问题，Simulink内置了一个专门的配置工具来追踪不同的配置选项，即代码生成目标工具（Code generation objectives）。

这个工具可以设置一个或多个代码生成目标，然后交由工具对当前的配置选项进行全面检查，查找出所有相关配置选项，并给出建议的设置。

可以设置的代码生成目标有八个：

执行效率（Execution efficiency）

ROM效率（ROM efficiency）

RAM效率（RAM efficiency）

可追踪性（Traceability）

安全预防（Safety precaution）

调试（Debugging）

MISAR-C: 2012 guidelines
Polyspace

Tips：MISAR-C是一个C语言的标准编程规范；Polyspace是基于抽象解释原理的代码级静态分析和验证工具，可以帮助开发者检查代码中可能存在的溢出、被零除、数组访问越界等问题。

这八个目标可以分为两类：前三个以高效率为目标；后五个以安全、可靠、可追踪为目标。这两类目标通常来说是相互矛盾的。

下面以PI控制器示例模型为例，向读者展示如何使用代码生成目标工具，模型如下图所示：



PI控制器示例模型 - From autoMBD

该模型代码生成的相关配置项，全部保持为系统默认配置。实际上，Simulink模型默认的代码生成配置，大部分是倾向于高效率的。

在模型配置的Code Generation页面中，可以找到代码生成目标工具，如下所示：



代码生成目标工具 - From autoMBD

点击“Set Objectives”按钮，目标设置窗口弹出，如下所示：



目标设置窗口 - From autoMBD

窗口中左边栏一共有八个可选的目标；右边是已选择的目标。

已选目标是按照优先级进行排序，排在前面的优先级更高。这意味着高效率的目标和安全可靠性目标是可以同时选择的，当发生冲突时，执行高优先级的目标。

在实际中根据需求选择合适的目标和优先级。为了做对比，本文以提高安全可靠性的目标为例，设置如下：



设置安全可靠性目标 - From autoMBD

设置好目标后，在模型配置页面先点击“Apply”应用刚刚的配置，再点击“Check Model”按钮，选择当前模型，点击确认。如下所示：



点击Check Model开始执行目标检查工具 - From autoMBD

点击后，系统会自动运行扫描所有的配置选项，等待扫描结束后，Code Generation Advisor窗口弹出，如下图所示：



Code Generation Advisor窗口 - From autoMBD

在窗口的左边栏可以看到，系统运行了很多的检查项目。其中大部分检查结果是通过的，但还存在两项警告。

点击报警告的项，可以查看具体的警告内容和建议的配置：



查看检查结果 - From autoMBD

在右边栏中，可以通过点击“Run This Check”，单独对该项进行重新扫描检查。

在右边栏的中间部分，展示了全部不符合选定目标的配置选项。详细列出来了配置选项的名称（Parameters）、当前设置（Current Value）和推荐设置值（Recommended Value）。

用户可以点击配置选项的名称，跳转到对应的设置界面，将其修改为推荐设置值。当然用户也可以点击下面的“Modify Parameters”按钮，一键修改全部配置。

Tips：并不是所有的检查结果都有“Modify Parameters”按钮来一键修改配置参数，没有该按钮时需要自行修改参数，点击配置参数名称可以快速跳转。

点击“Modify Parameters”按钮，等待配置结束，此时会提示重新检查一遍：



重新检查 - From autoMBD

单击“Run This Check”对该项重新检查扫描，扫描结束后会得到新的扫描结果。如果还有需要修改的配置参数，重复上面的步骤，直至扫描结果为通过Pass：



扫描结果通过 - From autoMBD

对所有报警告的项目都进行上述操作，直至所有项目都检查通过。全部完成后，就实现了选定目标的全部配置选项的设置。

关闭检查窗口，在新的配置下生成代码，查看Step函数如下：

/* Model step function */void autoMBD_example_PI_noSubs_step(void){  /* Sum: '<Root>/Sum2' incorporates:   *  Inport: '<Root>/Feedback'   *  Inport: '<Root>/Req_Ctrl'   */  autoMBD_example_PI_noSubs_B.Err = autoMBD_example_PI_noSubs_U.Req_Ctrl -    autoMBD_example_PI_noSubs_U.Feedback;
  /* Gain: '<Root>/Kp' */  autoMBD_example_PI_noSubs_B.P_value = rtCP_Kp_Gain *    autoMBD_example_PI_noSubs_B.Err;
  /* DiscreteIntegrator: '<Root>/Discrete-Time Integrator' */  autoMBD_example_PI_noSubs_B.I_value =    autoMBD_example_PI_noSubs_DW.DiscreteTimeIntegrator_DSTATE;
  /* Outport: '<Root>/PI_Ctrl' incorporates:   *  Sum: '<Root>/Sum1'   */  autoMBD_example_PI_noSubs_Y.PI_Ctrl = autoMBD_example_PI_noSubs_B.P_value +    autoMBD_example_PI_noSubs_B.I_value;
  /* Gain: '<Root>/Ki' */  autoMBD_example_PI_noSubs_B.Ki = rtCP_Ki_Gain *    autoMBD_example_PI_noSubs_B.Err;
  /* Update for DiscreteIntegrator: '<Root>/Discrete-Time Integrator' */  autoMBD_example_PI_noSubs_DW.DiscreteTimeIntegrator_DSTATE +=    rtCP_DiscreteTimeIntegrator_gai * autoMBD_example_PI_noSubs_B.Ki;}在上述的示例过程中，是以提高代码的安全性和可靠性为目标。作为对比，当配置代码生成目标为高效率时，重复上述过程：


设置高效率目标 - From autoMBD

查看生成的Step函数如下：
/* Model step function */void autoMBD_example_PI_noSubs_step(void){  real_T rtb_Err;
  /* Sum: '<Root>/Sum2' incorporates:   *  Inport: '<Root>/Feedback'   *  Inport: '<Root>/Req_Ctrl'   */  rtb_Err = autoMBD_example_PI_noSubs_U.Req_Ctrl -    autoMBD_example_PI_noSubs_U.Feedback;
  /* Outport: '<Root>/PI_Ctrl' incorporates:   *  DiscreteIntegrator: '<Root>/Discrete-Time Integrator'   *  Gain: '<Root>/Kp'   *  Sum: '<Root>/Sum1'   */  autoMBD_example_PI_noSubs_Y.PI_Ctrl = 2.0 * rtb_Err +    autoMBD_example_PI_noSubs_DW.DiscreteTimeIntegrator_DSTATE;
  /* Update for DiscreteIntegrator: '<Root>/Discrete-Time Integrator' incorporates:   *  Gain: '<Root>/Ki'   */  autoMBD_example_PI_noSubs_DW.DiscreteTimeIntegrator_DSTATE += 3.0 * rtb_Err *    0.001;}对比可以发现，如果以安全可靠为目标时，生成的代码更多，每一行代码语句只执行一个操作（加、减、乘、除等）。同时还会生成一个“模型名_B”的变量，将每一个步骤中的中间变量保存下来。“模型名_B”类型定义、声明如下：
/* “模型名_B”数据类型定义 *//* Block signals (default storage) */typedefstruct {  real_T Err;                          /* '<Root>/Sum2' */  real_T P_value;                      /* '<Root>/Kp' */  real_T I_value;                      /* '<Root>/Discrete-Time Integrator' */  real_T Ki;                           /* '<Root>/Ki' */} B_autoMBD_example_PI_noSubs_T;
/* “模型名_B”变量声明 *//* Block signals (default storage) */B_autoMBD_example_PI_noSubs_T autoMBD_example_PI_noSubs_B;而原本模型中的常数则被定义为了宏，包括PI控制器的比例增益、积分增益和积分时间常数：
/* 位于“模型名_prvate.h” *//* Expression: 2 * Referenced by: '<Root>/Kp' */#define rtCP_Kp_Gain                   (2.0)
/* Computed Parameter: DiscreteTimeIntegrator_gainval * Referenced by: '<Root>/Discrete-Time Integrator' */#define rtCP_DiscreteTimeIntegrator_gai (0.001)
/* Expression: 3 * Referenced by: '<Root>/Ki' */#define rtCP_Ki_Gain                   (3.0)当然，其他文件中也还有一些区别，读者可以自行对比。由于本文中使用的示例模型较为简单，生成的代码差异不是很多。但当模型变得复杂时，不同的代码生成目标，生成的代码差异可能非常大。
使用代码生成目标工具来配置代码生成选项，可以大大简化使用者的配置过程，只需要设定需要的目标（高效率或高可靠性）即可。

2  代码生成的配置方法总结

本篇文章结合上一篇文章的内容，关于在Simulink中的代码生成配置方法就基本介绍完毕了。

需要注意的是，这两篇文章介绍的配置方法，是代码生成的优化配置项，主要影响代码执行效率、RAM/ROM空间效率、安全性、可靠性、Debugging和可追踪性等方面。

实际上，影响代码生成的选项还有很多，在本系列文章的①、②、③、④期文章中介绍了一部分，后续还会介绍存储类、函数原型等相关配置方法，都会影响代码的生成。



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