深入拆解Simulink自动生成代码（五）——数据统计算法

最新推荐文章于 2025-05-01 06:57:19 发布

Mr.Cssust

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分类专栏： Matlab/Simulink 文章标签：汽车 mcu 开发语言 matlab 算法

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本文通过具体案例详细解析了如何使用Simulink的MatlabFunction模块实现数据统计算法，并自动生成C代码，包括求极值、次大值及方差等复杂统计功能。

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文章目录

前言

《深入拆解Simulink自动生成代码（一）——数据流处理》

《深入拆解Simulink自动生成代码（二）——选择结构》

《深入拆解Simulink自动生成代码（三）——循环结构》

《深入拆解Simulink自动生成代码（四）——状态机》

一、Simulink实现数据统计算法

用Simulink实现求极值统计算法的一个最简单编程举例如下：

二、自动生成C代码

上述Matlab Function的Simulink自动生成的对应C代码如下：

  int32_T idx;
  int32_T k;
  boolean_T exitg1;

  /* MATLAB Function: '<S2>/MATLAB Function' */
  if (!rtIsNaN(CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate[0])) {
    idx = 1;
  } else {
    idx = 0;
    k = 2;
    exitg1 = false;
    while ((!exitg1) && (k < 104)) {
      if (!rtIsNaN(CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate[k - 1])) {
        idx = k;
        exitg1 = true;
      } else {
        k++;
      }
    }
  }

  if (idx == 0) {
    /* Outport: '<Root>/y4' */
    CodeGenerate_Y.y4 = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate[0];
  } else {
    CodeGenerate_Y.y4 = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate[idx - 1];
    while (idx + 1 <= 103) {
      if (CodeGenerate_Y.y4 < CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate[idx]) {
        CodeGenerate_Y.y4 = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate[idx];
      }

      idx++;
    }
  }

  /* End of MATLAB Function: '<S2>/MATLAB Function' */

三、变式1

基于上述举例，把最大值求解结果再加上最大值位置，生成的对应代码如下所示：

  real_T b_ex;
  int32_T idx;
  int32_T k;
  boolean_T exitg1;

  /* MATLAB Function: '<S3>/MATLAB Function1' */
  if (!rtIsNaN(CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate2[0])) {
    idx = 1;
  } else {
    idx = 0;
    k = 2;
    exitg1 = false;
    while ((!exitg1) && (k < 104)) {
      if (!rtIsNaN(CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate2[k - 1])) {
        idx = k;
        exitg1 = true;
      } else {
        k++;
      }
    }
  }

  if (idx == 0) {
    b_ex = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate2[0];
    idx = 1;
  } else {
    b_ex = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate2[idx - 1];
    for (k = idx; k < 103; k++) {
      if (b_ex < CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate2[k]) {
        b_ex = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate2[k];
        idx = k + 1;
      }
    }
  }

四、变式2

基于上述举例，把最大值求解变成次大值求解，生成的对应代码如下所示：

static void CodeGenerate_maximum(const real_T x[103], real_T *ex, int32_T *idx)
{
  int32_T k;
  boolean_T exitg1;
  if (!rtIsNaN(x[0])) {
    *idx = 1;
  } else {
    *idx = 0;
    k = 2;
    exitg1 = false;
    while ((!exitg1) && (k < 104)) {
      if (!rtIsNaN(x[k - 1])) {
        *idx = k;
        exitg1 = true;
      } else {
        k++;
      }
    }
  }

  if (*idx == 0) {
    *ex = x[0];
    *idx = 1;
  } else {
    *ex = x[*idx - 1];
    for (k = *idx; k < 103; k++) {
      if (*ex < x[k]) {
        *ex = x[k];
        *idx = k + 1;
      }
    }
  }
}

  real_T u[103];
  real_T ex;
  int32_T idx;

  /* MATLAB Function: '<S3>/MATLAB Function3' */
  memcpy(&u[0], &CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate3[0], 103U * sizeof(real_T));
  CodeGenerate_maximum(CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate3, &ex, &idx);
  u[idx - 1] = 0.0;
  CodeGenerate_maximum(u, &ex, &idx);

五、变式3

基于上述举例，把最大值求解变成去掉最大值的方差求解，生成的对应代码如下所示：

  real_T u_[10];
  real_T absdiff;
  real_T j;
  real_T scale;
  real_T t;
  real_T xbar;
  int32_T idx;
  int32_T k;
  boolean_T exitg1;

  /* MATLAB Function: '<S4>/MATLAB Function2' */
  j = 1.0;
  memset(&u_[0], 0, 10U * sizeof(real_T));
  if (!rtIsNaN(CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate1[0])) {
    idx = 1;
  } else {
    idx = 0;
    k = 2;
    exitg1 = false;
    while ((!exitg1) && (k < 12)) {
      if (!rtIsNaN(CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate1[k - 1])) {
        idx = k;
        exitg1 = true;
      } else {
        k++;
      }
    }
  }

  if (idx == 0) {
    idx = 1;
  } else {
    xbar = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate1[idx - 1];
    for (k = idx; k < 11; k++) {
      if (xbar < CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate1[k]) {
        xbar = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate1[k];
        idx = k + 1;
      }
    }
  }

  for (k = 0; k < 11; k++) {
    if (k + 1 != idx) {
      u_[(int32_T)j - 1] = CodeGenerate_ConstB.VectorConcatenate1[k];
      j++;
    }
  }

  xbar = u_[0];
  for (idx = 0; idx < 9; idx++) {
    xbar += u_[idx + 1];
  }

  xbar /= 10.0;
  j = 0.0;
  scale = 3.3121686421112381E-170;
  for (idx = 0; idx < 10; idx++) {
    absdiff = fabs(u_[idx] - xbar);
    if (absdiff > scale) {
      t = scale / absdiff;
      j = j * t * t + 1.0;
      scale = absdiff;
    } else {
      t = absdiff / scale;
      j += t * t;
    }
  }

  j = scale * sqrt(j);
  j /= 3.1622776601683795;

  /* End of MATLAB Function: '<S4>/MATLAB Function2' */