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从顶层模型生成可重入代码

默认情况下,对于顶层模型,代码生成器生成不可重入的代码。入口函数具有 void-void 接口。代码通过共享对驻留在共享内存中的全局数据结构体的访问来与其他代码通信。

如果应用程序可以获益于代码重用,且代码的每次使用或每个实例需要保留其自己的独有数据,则可将模型配置为支持使用代码生成器生成可重入代码。要生成可重入代码,请将模型配置参数 Code interface packaging 设置为 “Reusable function”。如果您正在使用 Embedded Coder® 并生成 C++ 代码,您也可以将参数设置为 “C++ class”。在这两种情况下,代码生成器都会:

  • 将模型数据(例如模块 I/O、DWork 向量和参数)打包到实时模型数据结构体 (rtModel) 中。

  • 通过引用将实时模型数据结构体作为输入参数传递给生成的模型入口函数。

  • 将根级输入和输出参数作为单个参数传递给生成的模型入口函数。

  • 为模型数据结构体静态分配内存。

  • 将实时模型数据结构体导出到生成的头文件 model.h 中。

通过设置以下模型配置参数,应用其他诊断和代码生成控制:

  • 要选择当模型不符合多实例代码要求时代码生成器显示的诊断消息的严重性级别,请将参数 Multi-instance code error diagnostic 设置为 “None”、“Warning” 或 “Error”。除非您需要更改当模型违反生成多实例代码的要求时显示的诊断的严重性级别。否则将参数设置为 “Error”。

  • 要控制生成的代码如何将根级模型输入和输出传递给可重用执行(单步)函数(需要 Embedded Coder),请将参数 Pass root-level I/O as (Embedded Coder) 设置为 “Individual arguments”、“Structure reference” 或 “Part of model data structure”。

    当您将 Code interface packaging 设置为 “Reusable function” 时,代码生成器将模型数据(如模块 I/O、Dwork 和参数)打包到实时模型数据结构体中,并将模型结构传递给生成的模型入口函数。如果您将 Pass root-level I/O as (Embedded Coder) 设置为 “Part of model data structure”,代码生成器还会将根级模型输入和输出打包到实时模型数据结构体中。

  • 要通过从实时模型数据结构体中忽略错误状态字段来减少内存使用量(需要 Embedded Coder),请选择模型配置参数 Remove error status field in real-time model data structure

  • 要在生成的文件 model.c 中包含使用 malloc 为模型实例数据动态分配内存的函数(需要 Embedded Coder),请选择模型配置参数 Use dynamic memory allocation for model initialization。如果不选择此参数,生成的代码将为模型数据结构体静态分配内存。

生成可重入的多实例代码

此示例说明如何配置模型以生成可重入的多实例代码。多个程序可以同时使用可重入代码。当您为实现可重入性而配置模型时,执行(单步)入口函数使用根级输入和输出参数而不是全局数据结构体。检查配置设置后,生成并查看生成的代码。

打开模型

打开模型 rtwdemo_reusable。该模型包含两个根 Inport 模块和一个根 Outport 模块。

model='rtwdemo_reusable';
open_system(model);

将模型的副本保存到可写位置。

currentDir=pwd;
[~,cgDir] = rtwdemodir();

检查相关模型配置参数设置

1.打开 Embedded Coder App。

2.打开 Model Configuration Parameters 对话框。

3.模型配置参数 System target file 设置为 ert.tlc。虽然对于 System target file 设置为 grt.tlc 的模型可生成可重入代码,但基于 ERT 和 ERT 的系统目标文件可以更好地控制代码如何通过根级 I/O。

4.打开 Code Generation > Interface 窗格,并查看相关模型配置参数设置。

  • Code interface packaging 设置为 Reusable function。此参数设置指示代码生成器产生可重用的多实例代码。

  • Reusable function 的设置显示参数 Multi-instance code error diagnostic。该参数设置为 Error,表示如果模型违反生成多实例代码的要求,代码生成器将中止。

  • Pass root-level I/O as 设置为 Part of model data structure。此设置将根级别模型输入和输出打包到实时模型数据结构体 (rtModel) 中,该结构体是一个经过优化的数据结构体,可代替 SimStruct 作为模型的顶级数据结构体。

  • Remove error status field in real-time model data structure 处于选中状态。此参数设置通过省略生成的实时模型数据结构体中的错误状态字段来减少内存使用量。

生成和查看代码

slbuild(model);
### Starting build procedure for: rtwdemo_reusable
### Successful completion of build procedure for: rtwdemo_reusable

Build Summary

Top model targets built:

Model             Action                       Rebuild Reason                                    
=================================================================================================
rtwdemo_reusable  Code generated and compiled  Code generation information file does not exist.  

1 of 1 models built (0 models already up to date)
Build duration: 0h 0m 11.085s

查看生成的代码。

  • ert_main.c 是模型的示例主程序(执行框架)。此代码通过调用入口函数 rtwdemo_reusable_step 来控制模型代码执行。使用此文件作为对执行框架进行编码的起始点。

  • rtwdemo_reusable.c 包含实现模型算法的代码的入口函数。此文件包含速率调度代码。

  • rtwdemo_reusable.h 声明模型数据结构体和对接模型入口函数和数据结构体的公共接口。

  • rtwtypes.h 定义生成的代码所需的数据类型、结构体和宏。

代码接口

打开并查看代码接口报告。使用该报告中的信息编写用于您的执行框架的接口代码。

1.通过添加指令 #include rtwdemo_reusable.h 来包含生成的头文件。

2.将输入数据写入模型的 Inport 模块的生成代码。

3.调用生成的入口函数。

4.从为模型 Outport 模块生成的代码中读取数据。

输入端口:

  • <Root>/In1 的数据类型为 real_T,维度为 1

  • <Root>/In2 的数据类型为 real_T,维度为 1

入口函数:

  • 初始化入口函数,void rtwdemo_reusable_initialize(RT_MODEL *const rtM)。在启动时,调用一次此函数。

  • 输出和更新(单步)入口函数,void rtwdemo_reusable_step(RT_MODEL *const rtM)。以模型中最快的速率定期调用此函数。对于此模型,每秒调用一次该函数。要实现实时执行,请将此函数附加到计时器。

输出端口:

  • <Root>/Out1 的数据类型为 real_T,维度为 1

检查单步函数

Examine the |rtwdemo_reusable_step| function code in |rtwdemo_reusable.c|.
cfile = fullfile(cgDir,'rtwdemo_reusable_ert_rtw','rtwdemo_reusable.c');
rtwdemodbtype(cfile,'/* Model step function', '/* Model initialize function ', 1, 0);
/* Model step function */
void rtwdemo_reusable_step(RT_MODEL *const rtM)
{
  D_Work *rtDWork = rtM->dwork;
  ExternalInputs *rtU = (ExternalInputs *) rtM->inputs;
  ExternalOutputs *rtY = (ExternalOutputs *) rtM->outputs;

  /* Outport: '<Root>/Out1' incorporates:
   *  UnitDelay: '<Root>/Delay'
   */
  rtY->Out1 = rtDWork->Delay_DSTATE;

  /* Gain: '<Root>/Gain' incorporates:
   *  Inport: '<Root>/In1'
   *  Inport: '<Root>/In2'
   *  Sum: '<Root>/Sum'
   *  UnitDelay: '<Root>/Delay'
   */
  rtDWork->Delay_DSTATE = (rtU->In1 + rtU->In2) * rtP.k1;
}

代码生成器将模型数据作为实时模型数据结构体的一部分传递给 rtwdemo_reusable_step 函数。尝试模型配置参数 Code interface packagingPass root-level I/O 的不同设置,并重新生成代码。观察函数原型是如何变化的。

关闭模型和报告

关闭模型和代码生成报告。

bdclose(model)
rtwdemoclean;
cd(currentDir)

在实例之间共享数据

当您的代码多次调用一个可重入模型入口函数时,每次调用都表示该模型的一个实例。默认情况下,代码生成器生成的代码假定每个实例分别读写模型中信号、模块状态和参数的单独副本。

  • 要在各实例之间共享一段参数数据(例如,共享可重用的 PID 控制算法的设定值),请使用参数对象,如 Simulink.Parameter。然后,将参数配置为使用 Auto 之外的存储类,或在 Code Mapping 编辑器中,将参数数据的对应类别的默认存储类 “Default”(默认设置)设置为 “Model default”。参数对象在代码中显示为函数直接访问的全局符号,如全局变量。有关详细信息,请参阅模型接口元素的 C 代码生成配置

  • 要在各实例之间共享一段非参数数据(例如,共享故障指示或累加器),请使用数据存储。您可以将数据存储配置为在代码中显示为函数直接访问的全局符号,例如全局变量。使用 Simulink.Signal 对象创建全局数据存储,或使用 Data Store Memory 模块并选择模块参数 Share across model instances。有关详细信息,请参阅通过创建数据存储对全局数据建模Data Store Memory

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