關(guān)于代碼生成中的數(shù)據(jù)管理的分析和研究

請(qǐng)記得：

1. 拿正確的模型去生成代碼；
2. 只對(duì)你關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

M數(shù)據(jù)對(duì)象的基本概念

在你的模型驗(yàn)證完成之后，就可以進(jìn)行代碼生成工作了，代碼生成階段最主要的工作就是數(shù)據(jù)管理。

前面我們說(shuō)過(guò)，我們只管理我們關(guān)心的數(shù)據(jù)，對(duì)于那些無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)，就任由代碼生成工具怎么處理吧。

數(shù)據(jù)管理的方式有好幾種，我這里只介紹在工程化項(xiàng)目中被廣泛應(yīng)用的使用數(shù)據(jù)對(duì)象管理數(shù)據(jù)。這里的“數(shù)據(jù)對(duì)象”里面的“對(duì)象”二字和就是我們經(jīng)常聽(tīng)到的“面向?qū)ο蟆崩锩娴摹皩?duì)象”一樣。沒(méi)錯(cuò)，說(shuō)白了，就是使用面向?qū)ο蟮姆绞饺ス芾頂?shù)據(jù)。

我們知道，在面向?qū)ο蟮?a target="_blank">編程模式下，有一個(gè)非常重要的概念——類。類是一種抽象，抽象出某一類事物共同具有的某些屬性以及相關(guān)的操作（面向?qū)ο罄锓Q之為“方法”）。面向?qū)ο竽Ｊ较?，還有一個(gè)概念——包，包會(huì)把相關(guān)的幾個(gè)類打包到一起，以便于管理。另外，就是對(duì)象，對(duì)象是類的實(shí)例，對(duì)象不再是抽象的，而是具體的，創(chuàng)建對(duì)象就是一個(gè)實(shí)例化過(guò)程。對(duì)象擁有類的所有屬性，同時(shí)要求我們給出屬性值。

Simulink在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的時(shí)候，提供了兩個(gè)包，一個(gè)是Simulink Package，另一個(gè)是mpt Package。下面以Simulink Package為例，介紹包、類以及屬性的結(jié)構(gòu)。

如圖示，Simulink包里有兩個(gè)類，一個(gè)是Signal，一個(gè)是Parameter。對(duì)于其中的每個(gè)類，都有各自的屬性和方法。

數(shù)據(jù)管理基本上就是管理事先定義好的各種屬性，其中，最為重要就是數(shù)據(jù)類型（Data Type）和存儲(chǔ)類（Storage Class）。數(shù)據(jù)類型相信大家都很熟悉，這里面稍微有些麻煩的是定點(diǎn)數(shù)，以后我會(huì)專門(mén)介紹數(shù)據(jù)的定點(diǎn)化，這里就不做過(guò)多的討論；而存儲(chǔ)類，是影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要因素。模型中的信號(hào)，我們可能定義為全局變量，也可能定義為靜態(tài)變量；模型中的參數(shù)，我們可以定義為常數(shù)型變量，也可以定義為宏定義；還有的數(shù)據(jù)，在一個(gè)模塊中定義后，在其他模塊中就不能再次定義。所有這些，都是通過(guò)定義數(shù)據(jù)對(duì)象的存儲(chǔ)類來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

M代碼生成示例

下面我通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單例子來(lái)介紹一下數(shù)據(jù)管理過(guò)程，模型非常簡(jiǎn)單，輸出Out1等于兩個(gè)輸入信號(hào)In1和In2相加再乘以k。這個(gè)模型，我們的目標(biāo)代碼如下：

z = ( x + y ) * k ;

其中， x、y在其他模塊中定義，z和k在本模塊定義。

怎么做？

首先，設(shè)置代碼生成工具為Embedded Coder，也就是設(shè)置系統(tǒng)目標(biāo)文件（System Target File）為ert.tlc；

然后，數(shù)據(jù)管理：

使用信號(hào)對(duì)象管理信號(hào)

在信號(hào)線上定義信號(hào)名：鼠標(biāo)雙擊信號(hào)線，出現(xiàn)編輯框之后，寫(xiě)上信號(hào)的名字x、y、z；

在數(shù)據(jù)字典或者Base Workspace里定義同名的信號(hào)對(duì)象：在Model Explorer里面，選中數(shù)據(jù)字典的Design Data，或者Base Workspace，然后添加三個(gè)Simulink Signal，并命名為x、y、z，設(shè)置x、y的Storage Class為Imported Extern，z的Storage Class為Exported Global；

將信號(hào)對(duì)象和信號(hào)關(guān)聯(lián)起來(lái)：在信號(hào)線上，使用鼠標(biāo)右鍵，選擇Properties，然后在Properties對(duì)話框里選中Signal name must resolve to Simulink signal object，關(guān)聯(lián)了信號(hào)對(duì)象的信號(hào)名前面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)藍(lán)色的叉子。

說(shuō)明

鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊信號(hào)線的方式只能對(duì)單個(gè)信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如果想批量關(guān)聯(lián)，可以在MATLAB窗口中使用如下命令：disableimplicitsignalresolution(‘mymodel’)，假如模型文件的文件名是mymodel.slx或者mymodel.mdl。

使用參數(shù)對(duì)象管理參數(shù)

定義參數(shù)：雙擊Gain模塊，賦值為k；

定義參數(shù)對(duì)象：在Model Explorer界面下，選中數(shù)據(jù)字典或者Base Workspace，定義Simulink Parameter對(duì)象k，給出k的初始值為2，設(shè)置Storage Class為constVolatile；

Inline參數(shù)：在配置參數(shù)（Configuration Parameters）的優(yōu)化選項(xiàng)（Optimization）里設(shè)置的信號(hào)和參數(shù)（Signals and Parameters）設(shè)置參數(shù)的inline選項(xiàng)。

然后，就可以按下Ctrl+B生成代碼了。經(jīng)過(guò)上述設(shè)置之后，我們?nèi)缭傅玫搅宋覀兤谕拇a：

z = ( x + y ) * k ;

其中x、y為外部模塊定義好的全局變量，本模塊內(nèi)只做了Extern聲明，沒(méi)有定義，z為全局變量，定義在本模塊，k為加了限定詞const和volatile的參數(shù)。

說(shuō)明

MATLAB從R2014b開(kāi)始提供了數(shù)據(jù)字典功能，將數(shù)據(jù)對(duì)象通過(guò)獨(dú)立的文件進(jìn)行管理。如果使用數(shù)據(jù)字典管理數(shù)據(jù)的話，數(shù)據(jù)對(duì)象需要定義在數(shù)據(jù)字典里面，并且還要有一個(gè)將數(shù)據(jù)字典和模型關(guān)聯(lián)的過(guò)程，如果使用Base Workspace管理數(shù)據(jù)，和以前版本的MATLAB沒(méi)有區(qū)別。

上面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，更多的代碼生成相關(guān)的設(shè)置，可以留意MATLAB公眾號(hào)中柚籽的系列文章《怎樣生成我想要的C代碼》（也可以在公眾號(hào)中回復(fù)【柚籽】查看），也可以在今天的第二條圖文中觀看我錄制的代碼生成視頻。

最后，讓我再次重復(fù)：拿正確的模型去生成代碼只對(duì)你關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理