编写S

环境：matlab2012b, windows8.1 x64,vs2010

目的：编写S-Function，创建Simulink模型并生成C++代码，编译生成可调用的动态库dll

操作步骤：

·        编写S-Function

Ø 寻找一个S-Function模板

(1) 打开matlab主窗口，命令行中输入sfundemos，

(2) 会弹出一个S-Function Examples的窗口，选择C++,选择C++ Objects

(3) 双击sfun_counter_cpp.cpp打开matlab编辑器

(4) 将代码copy一份并保存为add_my.cpp至自己的工作空间中，如E:\Workspace\MatlabWorkSpace\add\

Ø 修改为自己的S-Function 具体可参考相关S-Function C++编写方法，附个人测试例子：

[cpp] view plain copy

1. *******************************************************************  
2. // **** To build this mex function use: mex add.cpp ****  
3. // *******************************************************************  
4.    
5. #define S_FUNCTION_LEVEL 2  
6. #define S_FUNCTION_NAME  add_my  
7.    
8. // Need to include simstruc.h for the definition of the SimStruct and  
9. // its associated macro definitions.  
10. #include "simstruc.h"  
11.    
12. //define self class  
13. class Adder{  
14.     double count;  
15. public:  
16.     Adder()  
17.     {  
18.         count = 0;  
19.     }  
20.       
21.     double getSum(double a, double b)  
22.     {  
23.         count = a + b;  
24.         return count;  
25.     }  
26.       
27.     void setSum(double c)  
28.     {  
29.         count = c;  
30.     }  
31. };  
32.    
33. #define IS_PARAM_DOUBLE(pVal) (mxIsNumeric(pVal) && !mxIsLogical(pVal) &&\  
34. !mxIsEmpty(pVal) && !mxIsSparse(pVal) && !mxIsComplex(pVal) && mxIsDouble(pVal))  
35.    
36. // Function: mdlInitializeSizes ===============================================  
37. // Abstract:  
38. //    The sizes information is used by Simulink to determine the S-function  
39. //    block's characteristics (number of inputs, outputs, states, etc.).  
40. static void mdlInitializeSizes(SimStruct *S)  
41. {  
42.     ssSetNumSFcnParams(S, 0);  
43.    
44.     // Parameter mismatch will be reported by Simulink  
45.     if (ssGetNumSFcnParams(S) != ssGetSFcnParamsCount(S)) {  
46.         return;  
47.     }  
48.    
49.     // Specify I/O  
50.     if (!ssSetNumInputPorts(S, 1)) return;  
51.     ssSetInputPortWidth(S, 0, DYNAMICALLY_SIZED);  
52.     ssSetInputPortDirectFeedThrough(S, 0, 1);  
53.     if (!ssSetNumOutputPorts(S,1)) return;  
54.     ssSetOutputPortWidth(S, 0, DYNAMICALLY_SIZED);  
55.    
56.     ssSetNumSampleTimes(S, 1);  
57.    
58.     // Reserve place for C++ object  
59.     ssSetNumPWork(S, 1);  
60.    
61.     ssSetSimStateCompliance(S, USE_CUSTOM_SIM_STATE);  
62.    
63.     ssSetOptions(S,  
64.                  SS_OPTION_WORKS_WITH_CODE_REUSE |  
65.                  SS_OPTION_EXCEPTION_FREE_CODE);  
66.    
67. }  
68.    
69.    
70. // Function: mdlInitializeSampleTimes =========================================  
71. // Abstract:  
72. //   This function is used to specify the sample time(s) for your  
73. //   S-function. You must register the same number of sample times as  
74. //   specified in ssSetNumSampleTimes.  
75. static void mdlInitializeSampleTimes(SimStruct *S)  
76. {  
77.     ssSetSampleTime(S, 0, INHERITED_SAMPLE_TIME);  
78.     ssSetOffsetTime(S, 0, 0.0);  
79.     ssSetModelReferenceSampleTimeDefaultInheritance(S);   
80. }  
81.    
82. // Function: mdlStart =======================================================  
83. // Abstract:  
84. //   This function is called once at start of model execution. If you  
85. //   have states that should be initialized once, this is the place  
86. //   to do it.  
87. #define MDL_START  
88. static void mdlStart(SimStruct *S)  
89. {  
90.     // Store new C++ object in the pointers vector  
91.     Adder *da  = new Adder();  
92.     ssGetPWork(S)[0] = da;  
93. }  
94.    
95. // Function: mdlOutputs =======================================================  
96. // Abstract:  
97. //   In this function, you compute the outputs of your S-function  
98. //   block.  
99. static void mdlOutputs(SimStruct *S, int_T tid)  
100. {  
101.     // Retrieve C++ object from the pointers vector  
102.     Adder *da = static_cast<Adder *>(ssGetPWork(S)[0]);  
103.       
104.     // Get data addresses of I/O  
105.     InputRealPtrsType  u = ssGetInputPortRealSignalPtrs(S,0);  
106.                real_T *y = ssGetOutputPortRealSignal(S, 0);  
107.    
108.     // Call AddTo method and return peak value  
109.     y[0] = da->getSum(*u[0], *u[1]);  
110. }  
111.    
112.    
113. // Function: mdlTerminate =====================================================  
114. // Abstract:  
115. //   In this function, you should perform any actions that are necessary  
116. //   at the termination of a simulation.  For example, if memory was  
117. //   allocated in mdlStart, this is the place to free it.  
118. static void mdlTerminate(SimStruct *S)  
119. {  
120.     // Retrieve and destroy C++ object  
121.     Adder *da = static_cast<Adder *>(ssGetPWork(S)[0]);  
122.     delete da;  
123. }  
124.    
125.    
126. // Required S-function trailer  
127. #ifdef  MATLAB_MEX_FILE    /* Is this file being compiled as a MEX-file? */  
128. #include "simulink.c"      /* MEX-file interface mechanism */  
129. #else  
130. #include "cg_sfun.h"       /* Code generation registration function */  
131. #endif  

Ø 编译

(1) 在命令行输入mex –setup，选择需要的编译器（已选择则无需此操作）

(2) 选择自己需要的Visual Studio版本

(3) Matlab切换工作空间至E:\Workspace\MatlabWorkSpace\add\

(4) 在命令行输入 mex add_my.cpp，会编译成add_my.mexw64

·        创建simulink模型

Ø 在主面板点击Simulink Library,File->New->Model，会出现一个新的模型窗口，向此界面拖拽你的模型的元素，此处拖一个基本的加法模型 “a+b=c”

(1) 首先拖一个s-function到此窗口,目录为Simulink->User-Defined Functions->S-Function

(2) 拖入a,b的输入模块，目录为Simulink->Commonly Used Blocks->Constant，

(3) 拖入结果c显示模块，目录为Simulink->Sinks->Display

(4) 模块连线

(5) 关联界面到可执行文件，双击s-function，在s-functionname处填写自定义的s-function名称，此名称位于s-function文件add_my.cpp中，”#defineS_FUNCTION_NAME add_my”

(6) 填写输入参数，双击constant,在Constantvalue输入要计算加法运算的a,b，以一个向量的方式输入，[100123.123]

Ø 保存模型，如add_model.slx

·        生成C++代码，生成可调用的动态库dll

Ø 配置编译参数

(1) 在菜单选择Code->C/C++ Code->Code GenerationOptions

(2) 选择Code Generation，目标文件grt.tlc,语言C++

(3) 选择Solver,开始时间0.0，结束时间1，Solver options选择Type:Fixed-step，固定步长设为1(默认为1s)

Ø 生成C++代码

(1) 在菜单选择Code->C/C++ Code->Build Model编译生成的C++工程

(2) 在matlab主窗口会有相关打印log，有错误时会有错误窗口，根据提示修改即可

(3) 可打开VS工程调试一下生成的代码

Ø 生成可调用的动态库dll

(1) 通过分析生成的代码工程发现，工程里的一些文件并非是生成的代码，而是matlab下的代码，如rt_matrx.c,rt_main.c（linux下可能为grt_main.c，具体根据前面生成代码选项的选择）等

(2) 新建一个VS动态库dll工程，把上述代码copy到新的工程下，修改rt_main.c文件，将mian()函数改名为mymain()

(3) 修改工程配置项，如包含的头文件目录，编译选项，连接的库等，具体可参考生成代码的工程

(4) 添加dll导出文件,编译通过，即可生成dll如

[cpp] view plain copy

1. #ifndef ModelExport_H_  
2. #define ModelExport_H_  
3.   
4. #ifdef _WIN32  
5.     #if defined(ADD_MODEL_EXPORTS)  
6.         #define ADD_MODEL_API __declspec(dllexport)  
7.     #else  
8.         #define ADD_MODEL_API __declspec(dllimport)  
9.     #endif  
10. #endif  
11.   
12. #ifdef _LINUX  
13.     #ifdef MESSAGEBOARD_EXPORTS  
14.         #define ADD_MODEL_API __attribute__(visibility("default"))  
15.     #else  
16.         #define ADD_MODEL_API  
17.     #endif  
18. #endif  
19.   
20. /* Function: main ============================================================= 
21.  * 
22.  * Abstract: 
23.  *   Execute model on a generic target such as a workstation. 
24.  */  
25. ADD_MODEL_API int mymain(int argc, const char *argv[]);  
26.   
27.   
28. #endif   

·        写测试例子，调用生成的dll

Ø 创建可执行程序工程，

在主函数文件中

#include “ModelExport.h”

int main(int argc, const char* argv[])

{

     Mymain(argc,argv);

     Return 0;

}

 

 

注：本测试验证只是调用dll可行性，具体如何动态向simulink模型传递参数，并从simulink模型取参数还需要进一步详细分析。

参考：”From Simulink model to DLLA tutorial”   by Roland Pfeiffer

2014-3-5更新：

获取输入输出参数的方法为：

1，首先在grt_shell.c中添加相关matlab API调用，以下为输出参数例子代码：

[cpp] view plain copy

1. SimStruct *S = add_model_M->childSfunctions[0];  
2.         int outputNum = ssGetNumOutputPorts(S);  
3.         printf("outputNum=%d\n",outputNum);  
4.   
5.         double *outputP = (double *)ssGetOutputPortRealSignal(S,0);  
6.   
7.         double outputValue = *outputP;  
8.   
9.         printf("outputNum=%f\n",outputValue);  

2，封装相关API，从dll导出即可