西北工业大学  史维维  何鹏举  李杰

引  言

在日益激烈的竞争中，系统的开发周期显得尤为重要，但开发时间与系统安全性、可靠性又有一定冲突，如果仍然使用传统的编写代码的模式，显然有些不妥。本文介绍一种基于Matlab／RTW实现实时仿真与嵌入式系统开发的方法。方法所涉及的开发环境如下：

◆Microsoft Windows XP SP3；

◆Matlab Version 7.5.0.342(R2007b)；

◆Keil uVersion2V 2.30；

◆Proteus 7.1SP2。

先借助Matlab／RTW建立模型并生成RTW(Real-Time Workshop)代码(C语言)，再使用Keil编译、调试Matlab生成的C语言代码，并且生成HEX文件。之后，利用Proteus观察代码生成的效果，以验证代码的正确性。基本流程如图1所示。



1  构建Simulink模型并生成RTW代码

以较为简单的模型为例，用2个开关同时控制一个报警灯模型。当开关1、2同时闭合时，报警灯亮，逻辑真值表如表1所列。在Simulink中构建对应模型，只有当开关1、2同时闭合时，报警灯才亮，故选择如下模型实现上述功能。模型连接如图2所示。


模型连接好之后，打开参数配置选项卡调整参数。具体修改项及其对应值如表2所列。

   
至此生成模型代码的前期准备已经完成，保存模型，取名Matlab_Test。下一步就是点击Real-Time Work-shop选项中的Build按钮，Matlab将自动生成模型代码。Matlab命令窗口中显示内容如下：

至此，模型的代码也生成成功。

2 RTW生成代码

2.1 RTW生成代码原理

RTW生成代码离不开TLC(Target Language Compiler，目标语言编辑器)。TLC在生成代码过程中的作用如图3所示。由图3可知，Simulink生成的模型经过TLC的编译能生成C语言的代码，供后续工作使用。

2.2 RTW生成代码

RTW生成的代码皆源于模板，本例中所选择的模板为Ert.tlc。下面介绍该算法所涉及的函数与数据结构。

用RTW自动生成的代码包含如下函数：

①Main，包含于ert_main.c文件中，是算法的主函数，由它调用其他函数。

②Matlab_Test_initialize，包含于Matlab_Test.c文件中，由Main函数调用，用于初始化模型。

③rt_OneStep，包含于ert_main.c文件中，是算法的最主要结构，由Main调用，同时也调用Matlab_Test_step函数用以完成模型具体的操作要求。

④Matlab_Test_step，包含于Matlab_Test.c文件中，由rt_OneStep调用。在该函数中描述了具体模型的输入输出的关系。例如，本例中的输入输出关系被描述为“Matlab_Test_Y．Out1=Matlab_Test_U.In1+Matlab_Test_U.In2；”，即两个输入端口的输入值相加赋给输出端口的接收量。

用RTW自动生成的代码包含如下数据结构：

①Matlab_Test_U，用以存储输入信号量值。本例包含两个输入端口，调用形式为Matlab_Test_U.Inl。

②Matlab_Test_Y，用以储存输出信号量值。本例包含一个输出端口，调用形式为Matlab_Test_Y.Out1。

3 Keil修改代码及Keil与Proteus的连接

3.1 Keil修改代码

新建工程，选择Atmel公司的AT89C51型号的CPU，将Matlab生成的*．c文件导入其中，本例中包括ert_main.c和Matlab_Test.c两个文件；将*．h文件放入工程所在文件夹下，本例中包括Matlab_Test.h、Matlab_Test_private.h、Matlab_Test_types.h和rtwtypes.h四个文件。

具体修改文件及相应函数情况如表3所列。

完成代码修改之后，建造目标。若暂且不管代码优化问题，则所需的HEX文件已经成功生成。

3.2 Keil与Proteus的连接

将安装文件夹Proteus＼Model下的VDM51.dll文件复制到Keil＼C51＼INC文件夹下，用以实现两软件间的通信，并且在TOOLS.INI文件中加入VDM51.DLL文件的目录及描述，具体添加内容如图4所示。

至此，Keil与Proteus间的连接前期准备已经完成。下面开始Keil与Proteus联机调试：选择目标1的属性，弹出对话框，在调试选项卡中选择使用Proteus VSM Monitor-51，具体调节参数如图5所示。

Keil与Proteus的连接已经完成。

4  Proteus仿真

打开Proteus，新建一个工程，选择80C51，正确连接基本电路；选择P1.0引脚作为输出，P1.6、P1.7引脚作为输入，所连接的电路如图6所示。

单击Debug菜单，选择Use Remote Debug Monitor选项。然后，双击80C51器件，弹出器件编辑对话框，在Program File选项中选择Keil生成的HEX文件(本例中该文件名为Keil_Test.HEX)，进行仿真。

5  结  论

实验证明，基于Matlab生成的代码具有较高的可靠性。

①通过Proteus的仿真结果可以得出，由Matlab生成的代码同样具有正确性；

②由Matlab直接生成代码可以将设计人员从繁重的编写代码的工作中解脱出来，大大节省了开发时间，提高了开发效率；

③本文所述过程为嵌入式系统的开发与实时仿真的实现提供了参考，具有实际指导意义。