S-Function模块C语言实现

本文介绍了如何使用C语言编写Simulink S-Functions,包括S-Function的概念、Simulink提供的范例库、C语言实现S-Function的回调函数机制,以及如何利用S-Function Builder自动生成S-Function的步骤。通过示例展示了如何创建一个简单的S-Function,使得输出为输入的两倍。

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S-Functio简介:

S-Function为扩展Simulink的性能提供了一个有力的工具。
S-Function可以使用Matlab,C,C++等语言来辩,使用MEX工具,将C,C++的S-Function编译成MEX-文件,在需要的时候,他们可与其它的MEX-文件一起动态地链接到Matlab中。

S-Function范例:

Simulink提供了一个S-Function的范例库,要运行 一个范例,按照以下步骤:
1.在Matlab命令行中输入sfundemos,Matlab会显示如下图所示的S-Function范例库:

在这里插入图片描述
库中的每个快代表了一种类别的S-Function范例。
2.双击一个类别的块,可以显示出它所包含的范例
3.双击一个块,选择范例并运行。
这些范例的源码保存在Matlab根目录下的以下几个子目录中
在这里插入图片描述

使用C语言编写S-Function

Simulink与一个C MEX S-Function之间的相互作用是通过调用S-Function中的回调函数来实现的。每个函数完成一个预先定义的任务,诸如计算快的输出,这些任务是S-Function定义的仿真模块功能必须的。
Simulink采用通用的方法来定义每个回调函数的任务,S-Function根据气实现的功能性自由地执行任务。

创建C MEX S-Function最简单的办法是使用S-Fnuction Builder ,该工具可以根据你一共的要求和部分代码来创建一个C MEX S-Function。
但是S-Function Builder只限于生成集中类型的S-Function。
例如它生成的S-Function不能有一个以上的输入或输出,也不能处理除了double以外的其它数据类型。

自动生成S-Function

S-Fnuction Builder是一个根据你提供的要求和C代码来构建一个S-Function的块,它也可以为在模型中使用的i安城的S-Function进行包装。
步骤:
1.将Matlab当前目录设置为你想创建的S-Function的目录;
2.创建一个新的Simulink模型;
3.从模块库中拖拽一个S-Fnuction Builder块到新建的模型中。
在这里插入图片描述

双击S-Function Builder
在这里插入图片描述
在S-Function name区输入S-Function的名字;以及其它参数配置
点击Build按钮开始创建。生成后缀名为tlc,c,xx_wrapper.c的文件
打开.c文件编辑

/*
 * File: twoTime.c
 *
  *
  *   --- THIS FILE GENERATED BY S-FUNCTION BUILDER: 3.0 ---
  *
  *   This file is an S-function produced by
S-Function 可以使用MATLAB®,C,C ,Ada,或Fortran 语言来编写。使用MEX 实用工具,将C,C ,Ada,和Fortran 语言的S-Function 编译成MEX-文件,在需要的时候,它们可与其它的MEX-文件一起动态地连接到MATLAB 中。 S-Function 使用一种特殊的调用格式让你可以与Simulink 方程求解器相互作用,这与发生在求解器和内置Simulink 块之间的相互作用非常相似。S-Function 的形式是非常通用的,且适用于连续、离散和混合系统。 S-function 为你提供了一种在Simulink 模型中增加自制块的手段,你可以使用MATLAB,C,C ,Ada,或Fortran 语言来创建自己的块。按照下面一套简单的规则,你可以在S-function实现自己的算法。在你编写一个S-Functin 函数,并将函数名放置在一个S-Functin 块中(在用户定义的函数块库中有效)之后,通过使用masking 定制用户界面。 目录 S-FUNCTION 概述.......... 1 什么是 S-FUNCTION...... 2 在模型中使用S-FUNCTION...... 3 向 S-Function 传递参数....... 3 何时使用 S-Function 4 S-FUNCTION 的工作原理.......... 5 Simulink 块的数学关系........ 5 仿真过程......... 5 S-Function 回调程序. 6 S-FUNCTION实现...... 8 M-文件的S-Function.......... 8 MEX 文件的S-function ....... 8 MEX 文件与M-文件的S-function 比较... 9 S-FUNCTION 的概念..... 10 直接馈通....... 10 动态维矩阵... 10 设置采样时间和偏移量.......11 S-FUNCTION 范例........ 14 M 文件S-function 范例...... 15 C S-Function 范例... 16 Fortran S-Function 范例.... 18 C S-Function 范例......... 18 Ada S-Function 范例......... 18 编写 M S-FUNCTION.... 19 概述........ 20 S-Function 参数...... 20 S-Function 的输出... 20 定义 S-FUNCTION 块特性....... 22 处理 S-FUNCTION 参数 22 M 文件的S-FUNCTION 范例... 23 范例 1——简单的M 文件S-Function ... 23 范例 2——连续状态S-Function . 25 范例 3——离散状态S-Function . 27 范例 4——混合系统S-Function . 28 范例 5——变步长S-Function ..... 31 ii 使用C 语言编写S-FUNCTION .......... 33 概述........ 34 创建 C MEX S-Function.... 35 自动生成 S-FUNCTION 36 配置生成的 S-Function...... 37 S-Function Builder 如何生成S-Function......... 37 设置 include 路径.... 37 S-FUNCTION BUILDER 的对话窗........ 39 Initialization 选卡..... 39 Data Properties 选卡......... 40 Libraries 选卡.......... 42 Outputs 选卡 43 Continuous Derivatives 选卡....... 45 Discrete Update 选卡........ 46 Build Info 选卡........ 47 一个基本的 C MEX S-FUNCTION 范例....... 48 定义与包含... 49 回调函数的实现...... 50 Simulink/Real-Time Workshop 接口..... 51 Building Timestwo 范例..... 51 C S-FUNCTION 模板..... 52 S-Function 源文件必需的内容..... 52 SimStruct...... 53 编译 C S-Function.. 53 SIMULINK 如何与C S-FUNCTION 相互作用 54 进程层面....... 54 数据层面....... 56 编写回调函数... 59 将 LEVEL 1 C MEX S-FUNCTION 转换到LEVEL 2 . 60 创建 C S-FUNCTION 63 创建 ADA S-FUNCTION.......... 64 创建 FORTRAN S-FUNCTION 65 实现块特性 67 对话框参数....... 68 iii 可调参数....... 68 运行参数 70 创建运行参数.......... 70 更新运行参数.......... 71 创建输入和输出端口... 72 创建输入端口.......... 72 创建输出端口.......... 73 输入的标量扩展...... 74 掩码多端口 S-Function...... 75 自定义数据类型.......... 76 采样时间 77 基于块的采样时间... 77 指定基于端口的采样时间.. 79 基于块与基于端口的混合采样时间 ........ 81 多速率 S-Function 块......... 82 多速率 S-Function 块的同步........ 83 工作向量 84 工作向量与过零检测.......... 85 包括指针工作向量的范例.. 85 内存分配....... 86 FUNCTION-CALL 子系统.......... 87 错误处理 89 防超程代码... 89 SsSetErrorStatus 的终止条件..... 90 数组边界检查.......... 90 S-FUNCTION 范例........ 91 连续状态的 S-Function 范例........ 92 离散状态的 S-Function 范例........ 93 混合系统的S-Function 范例........ 93 变步长的 S-Function 范例. 94 过零检测的 S-Function 范例........ 94 时变连续传递函数的 S-Function 范例... 94
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