MBD的Simulink使用技巧?：详解数据对象与数据字典(中)

baoshijie

本期是数据对象（Data Objects）和数据字典（Data Dictionary）的第二篇，点击这里查看上一篇。

点击以下链接，可以查看MBD的Simulink使用技巧系列的往期文章：

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

MBD的Simulink使用技巧⑥：代码生成目标配置工具

MBD的Simulink使用技巧⑦：自动生成代码的集成方法

MBD的Simulink使用技巧⑧：函数原型、传参的控制与修改

MBD的Simulink使用技巧⑧(续)：函数接口封装的控制和修改

MBD的Simulink使用技巧⑨：代码数据类型的修改和控制

MBD的Simulink使用技巧⑩：数据存储类的使用方法

MBD的Simulink使用技巧?：详解数据对象与数据字典(上)

特别提示：在本篇文章中使用到的.m脚本等文件，可以在autoMBD资源库的“临时资源分享”文件夹中找到（资源序号为tA35）。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）。
在上一期文章中介绍了几种常用的MATLAB数据对象和Simulink数据对象。本期将介绍两个较为特殊但也很常用的数据类型（数据对象）：Bus（总线）和枚举数据类型。

1  总线数据类型

Bus（总线）数据类型也属于Simulink数据对象，实际应用中非常频繁，也具有独特的编辑工具，所以单独拎出来介绍。

Simulink中的“总线”是一种灵活的自定义数据类型，可以创建包含若干不同数据类型的集合体。它可以被认为等价于C语言中的“结构体”数据类型，它生成的代码也就是结构体数据类型。

Tips：任何形式的数据，包括数据类型、数值变量等，都可以当作是数据对象。

在Simulink中使用总线，可以简化模型结构、优化建模方法；而在嵌入式开发中会提升代码的结构性和可读性。因此使用好总线数据对象对MBD开发是非常重要的。

总线数据对象的创建有两种方式，下面分别做介绍。

1.1 Bus Editor工具

Bus Editor工具是专门用来创建、管理和设计总线数据对象的。可以在MATLAB的命令行中输入如下语句来打开Bus Editor工具：

buseditor;Bus Editor窗口如下所示：


Bus Editor窗口 - From autoMBD
通过工具栏中的按钮可以很方便地实现总线数据类型的创建、添加元素、剪切、复制和删除操作（上图中创建了一个名为myBusObject_A的总线数据类型）。在窗口的右边可以对总线数据类型进行编辑和设置。选中子元素，也能对子元素进行编辑和设置，如下所示：



Bus Editor窗口 - From autoMBD
前面提到：“总线”是一种灵活的自定义数据类型。下图以常数模块为例，展示总线数据类型的使用。


常数模块 - From autoMBD



设置常数模块的数据类型为总线数据类型 - From autoMBD
实际上任何数据，包括总线的子元素，都可以设置为“总线数据类型”，即总线数据类型是可以嵌套使用的。要实现总线数据类型的嵌套，只需要将子元素的Data Type设置为嵌套的总线数据类型即可。如下所示：


总线之间的嵌套和引用 - From autoMBD
上图中，b0子元素的Data Type设置为了前面创建的myBusObject_A。此时b0便是子总线，包含两个子元素。
在实际中，总线的嵌套可能会很复杂、嵌套很多层，如何合理的管理总线之间的嵌套引用关系，是值得提前考虑周全的。
当用户选中某个总线后，工具栏中的两个灰色按钮将会变为可用状态（

和

），如下所示：



Bus Editor窗口 - From autoMBD
这两个按钮是用来生成.m脚本的。按钮

会生成一段自动创建Simulink.Parameter数据对象的脚本，设置其数据类型为所选的总线数据类型，并赋结构数据初值。生成的脚本如下所示：%% ------------------------------------------------------------------%  You can modify the valuesof the fieldsin myBusObject_B_MATLABStruct%  andevaluate this cell tocreate/update myBusObject_B_Param%  in the MATLAB base workspace.% -------------------------------------------------------------------myBusObject_B_MATLABStruct = struct;myBusObject_B_MATLABStruct.b0 = struct;myBusObject_B_MATLABStruct.b0.a0 = 0;myBusObject_B_MATLABStruct.b0.a1 = 0;myBusObject_B_MATLABStruct.b1 = 0;
myBusObject_B_Param = Simulink.Parameter;myBusObject_B_Param.Value = myBusObject_B_MATLABStruct;myBusObject_B_Param.CoderInfo.StorageClass = 'Auto';myBusObject_B_Param.Description = '';myBusObject_B_Param.DataType = 'Bus: myBusObject_B';myBusObject_B_Param.Min = [];myBusObject_B_Param.Max = [];myBusObject_B_Param.DocUnits = '';
clear myBusObject_B_MATLABStruct;按钮

仅生成总线数据类型对应的结构数据初值，生成的脚本如下所示：%% ------------------------------------------------------------------%  You can modify the valuesof the fieldsin myBusObject_B_MATLABStruct%  andevaluate this cell tocreate/update this structure%  in the MATLAB base workspace.% -------------------------------------------------------------------myBusObject_B_MATLABStruct = struct;myBusObject_B_MATLABStruct.b0 = struct;myBusObject_B_MATLABStruct.b0.a0 = 0;myBusObject_B_MATLABStruct.b0.a1 = 0;myBusObject_B_MATLABStruct.b1 = 0;自动生成的脚本可以方便后续修改或使用。当然，编码能力强的可以自己写脚本。当用户尝试关闭Bus Editor窗口时，会提示保存总线数据（如下图所示）。如果不保存，创建的总线数据在关闭软件后会丢失，所以切记要保存数据。



保存总线数据 - From autoMBD

保存时有两种格式可选：.mat和.m。

前者直接保存数据，后续使用时直接加载到工作空间即可；后者为总线创建自动生成的.m脚本，运行一遍脚本即可得到创建的总线数据类型。

当选择.m格式保存时，还会提示生成Cell还是Object，两者效果一样，建议选择Object。

Tips：这里生成的脚本和上文中的按钮（

和

）是不一样的。按钮生成的是Simulink.Parameter数据对象和结构数据的脚本，而这里生成的是Bus总线。
也可以使用模型管理器编辑总线数据类型，语句如下：sfexplr;


模型管理器窗口 - From autoMBD

在模型管理器中，也可以对元素进行简单编辑，但功能较少，这里不再赘述。点击“Launch Bus Editor”按钮打开Bus Editor工具。

特别提示，如果想要使用Bus Editor工具编辑和修改数据字典中的总线数据类型（对象），只能通过“Launch Bus Editor”按钮打开。buseditor语句打开的是针对base workspace的总线数据。

1.2 m脚本

在上一期中有脚本展示如何创建总线数据类型（对象），这里不再赘述。

用户也可以通过保存数据对象时，选择.m格式，通过生成的脚本来学习如何创建总线数据对象。

Tips：在MATLAB中，m脚本是极为强大的，在复杂的场景下，使用脚本往往能极大地提高MBD开发的效率。读者要有意识提升写m脚本的能力。MBD开发的自动化处理，指的就是使用脚本来处理数据和模型。

2  枚举数据类型

枚举数据类型在Simulink中也是一种非常特别的数据形式。由于嵌入式开发中也会大量的使用枚举数据类型，所以在模型中使用枚举数据也是常见需求。

不过Simulink对枚举数据的支持，似乎并不太完善，某些情况下也存在一些限制。

枚举数据有两种创建方法：Simulink Enumerated Type和系统枚举类型。下面对它们分别进行介绍。

2.1 Simulink枚举对象

Simulink枚举类型（Simulink Enumerated Type）也是一种对象，它的类型的类名称为：

Simulink.data.dictionary.EnumTypeDefinition

它属于数据字典的一个句柄类，所以它只能在数据字典中创建，在Base workspace中不能创建，Base workspace中只能通过句柄来访问Simulink枚举数据类型。Tips：特别更正，上一篇文章中，提到的Simulink.data.dictionary.Section和 Simulink.data.dictionary.Entry也属于句柄类，并非子类。getSection和getEntry等函数得到的是句柄，而非真正的数据类。
创建Simulink枚举对象之前，需要先创建好数据字典（创建方法见上一期）。

在模型管理器中，Simulink枚举类型/对象的创建、编辑和管理方法和其他Simulink对象是类似的。如下图所示：



新建Simulink枚举类型 - From autoMBD



编辑和管理Simulink枚举类型 - From autoMBD

这里也给一个使用m脚本编辑Simulink枚举类型的示例（通过句柄），供读者参考：
% autoMBD示例脚本% 展示Simulink枚举数据的基本创建方法% 创建时间2023-02-24
%% 清空数据clear; clc;
%% 创建数据字典if (exist('myDictionary.sldd', 'file'))    ddObj = Simulink.data.dictionary.open('myDictionary.sldd');else    ddObj = Simulink.data.dictionary.create('myDictionary.sldd');end
sectionObj = getSection(ddObj, 'Design Data');
%% 新建一个枚举数据对象的句柄：myEnumTypeHandlemyEnumTypeHandle = Simulink.data.dictionary.EnumTypeDefinition;
% 设置枚举数据myEnumTypeHandle.removeEnumeral(1);myEnumTypeHandle.appendEnumeral('myenum0', 0);myEnumTypeHandle.appendEnumeral('myenum1', 1);myEnumTypeHandle.appendEnumeral('myenum2', 2);myEnumTypeHandle.appendEnumeral('myenum3', 3);
%% 将枚举数据类型添加到数据字典中if (exist(sectionObj, 'myEnumType'))    enumObjEntry = getEntry(sectionObj, 'myEnumType');else    enumObjEntry = addEntry(sectionObj, 'myEnumType', myEnumTypeHandle);end
% 保存修改saveChanges(ddObj);
%% 使用枚举数据类型% 配置Simulink.Parameter数据类型为myEnumType，并设置枚举值为myenum1paramObjHandle = Simulink.Parameter;paramObjHandle.DataType = 'Enum: myEnumType';paramObjHandle.Value = myEnumType.myenum1;
% 显示配置结果disp(paramObjHandle.Value);
% 将Simulink参数对象添加到数据字典if (exist(sectionObj, 'paramObjEnum'))    paramObjEntry = getEntry(sectionObj, 'paramObjEnum');else    paramObjEntry = addEntry(sectionObj, 'paramObjEnum', paramObjHandle);end
% 保存修改saveChanges(ddObj);
%% 显示数据字典show(ddObj);Tips：上述脚本可以在临时资源分享中找到，资源序号tA35。但Simulink枚举数据类型在使用时存在一些限制。由于它属于数据字典的一部分，Base workspace不能直接访问（只能通过句柄访问），脚本中的一些函数（方法）在处理与它相关的数据时，会发生错误。例如函数：

S
imulink.Bus.createMATLABStruct

Simulink.Bus.createObject

这两个函数常在脚本中用来生成总线的初值或参数对象，类似于上文介绍的Bus Editor工具中的两个按钮：

和

。
如果总线中包含了Simulink枚举数据类型，这两个函数不能直接在m脚本中对总线生成结构体数据或对象。

Tips：或许是我使用的方法不对，但只要总线存在Simulink枚举数据类，这两个函数总是出错。欢迎知道正确方法的读者和我交流。

这也是上一期中不推荐Simulink枚举数据，而是使用系统枚举数据。系统枚举数据可以解决该问题。

2.2 系统枚举数据

那么何为系统枚举数据？先看如下.m脚本：
%autoMBD示例脚本%展示系统枚举数据的基本创建方法%创建时间2023-02-24
classdefmySysEnum < Simulink.IntEnumTypeenumerationenum0(0)enum1(1)enum2(2)enum3(3)enum4(4)endendTips：上述脚本可以在临时资源分享中找到，资源序号tA35。创建一个包含上述内容的.m脚本，并把该脚本放在MATLAB或Simulink能访问的有效路径中（Active Path），那么该枚举类型对所有.m脚本和模型都起作用。

相当于在MATLAB和Simulink全局定义了一个枚举类型，所以把它称为系统枚举类型。

Tips：实际上它是一种自定义类，引用了内置的类Simulink.IntEnumType，这里不介绍相关内容，感兴趣的可以自行了解。

它也有一些限制，例如不能放在数据字典中，只能以.m文件的形式存在。但脚本的各种函数处理系统枚举类型是没有限制的。

总体而言，Simulink枚举类和系统枚举类在使用上差别并不大，某些限制也可以有其他办法解决。但为了.m脚本能更好的处理枚举数据，建议使用系统枚举数据类型。

3  本期小结

由于总线数据类型和枚举数据类型比较重要，所以又单独开了一篇文章进行介绍。