Сравнение функциональности пользовательских блоков
При создании авторского блока рассмотрите:
Действительно ли блок моделирует поведение непрерывного или дискретного состояния?
Действительно ли производительность симуляции важна?
Необходимо ли сгенерировать код для модели, содержащей авторский блок?
Эта таблица показывает, как каждый тип авторского блока обращается к трем проблемам.
Моделирование факторов
| Тип авторского блока | Образцовая динамика состояния | Производительность симуляции | Генерация кода |
|---|---|---|---|
| @fcn | Нет | Очень быстро | Поддерживаемый |
| Интерпретированная функция MATLAB | Нет | Менее быстрый | Не поддерживаемый |
| Уровень 2 S-функция MATLAB | Да | Менее быстрый | Требует файла TLC |
| Функция MATLAB | Нет | Быстро | Поддерживаемый за исключениями |
| Matlab.system | Да | Быстро | Поддерживаемый за исключениями |
| S-функция | Да | Быстро | Требует файла TLC или невстроенной поддержки S-функции |
| Разработчик S-функции | Да | Быстро | Поддерживаемый |
| Функция Simulink | Да | Быстро | Поддерживаемый |
| Подсистема | Да | Быстро | Поддерживаемый |
Для детального проектирования авторских блоков рассмотрите:
Авторскому блоку нужны несколько портов ввода и вывода?
Что методы коллбэка должны передать с механизмом Simulink® и какие авторские блоки позволяют вам реализовать все или подмножество этих методов коллбэка?
Насколько важный эффект авторского блока на скорости обновления схемы Simulink?
Блочная блок-схема
Эта схема помогает решить который блок использовать. Во-первых, определите, нужен ли вам блок для функции или системы. Функция задает отношение между набором вводов и выводов. Система задает отношение между набором состояний, а также набором вводов и выводов, параметров, Система object™ обработка методов для инициализации, вывода, обновления, завершения, и т.д.
Примечание
В блок-схеме Legacy обозначает существующий код или модели.
Поведение состояния модели
Необходимо смоделировать поведение состояния для блока, который требует, чтобы некоторые или все его предыдущие выходные параметры вычислили его текущие производительности. Смотрите Динамические системы Моделирования для получения дополнительной информации.
| Тип авторского блока | Примечания |
|---|---|
| Fcn, интерпретированная функция MATLAB | Не позволяет вам поведению состояния модели. |
| Функция MATLAB | Позволяет вам моделировать дискретное состояние с помощью переменных persistent. |
| Уровень 2 MATLAB® S-Function | Позволяет вам моделировать и поведение непрерывного и дискретного состояния с помощью ContStates или методов объекта периода выполнения Dwork в сочетании с методами коллбэка блока. Для списка поддерживаемых методов смотрите Уровень 2 Методы Коллбэка S-функции MATLAB на Уровне 2 Записи S-функции MATLAB. |
| Matlab.system | Позволяет вам моделировать поведение дискретного состояния с помощью свойств DiscreteState Системного объекта, в сочетании с методами коллбэка блока. Этот блок использует методы Системного объекта для методов коллбэка: mdlOutputs (stepImpl, outputImpl), mdlUpdate (updateImpl), mdlInitializeConditions (resetImpl), mdlStart (setupImpl), mdlTerminate (releaseImpl). Для получения дополнительной информации смотрите то, Что Системные объекты? MATLAB. |
| C S-функция MEX, разработчик S-функции | Позволяет вам моделировать и поведение непрерывного и дискретного состояния в сочетании с методами коллбэка блока. Для получения дополнительной информации см. Методы Коллбэка для S-функций MEX C |
| Функция Simulink | Связывается непосредственно с механизмом. Можно смоделировать поведение состояния с помощью соответствующих блоков от непрерывных и дискретных библиотек блока Simulink. Когда множественные вызовы этой функции происходят от различных вызывающих сторон, значения состояния являются также персистентными между этими вызовами. Для получения дополнительной информации смотрите Вызов Функциональный блок Simulink от Нескольких Сайтов. |
| Подсистема | Связывается непосредственно с механизмом. Можно смоделировать поведение состояния с помощью соответствующих блоков от непрерывных и дискретных библиотек блока Simulink. |
Производительность симуляции
Для большинства приложений все типы авторского блока обеспечивают удовлетворительную производительность симуляции. Используйте профилировщик Simulink, чтобы получить фактическую индикацию производительности. Смотрите Как Данные о производительности Получений Профилировщика для получения дополнительной информации.
Две категории индикации производительности являются интерфейсной стоимостью и стоимостью алгоритма. Интерфейсная стоимость является временем, которое требуется, чтобы переместить данные из механизма Simulink в блок. Стоимость алгоритма является временем, которое требуется, чтобы выполнить алгоритм, который реализует блок.
| Тип авторского блока | Примечания |
|---|---|
| @fcn | Имеет самую высокую производительность симуляции. Блок тесно интегрирован с механизмом Simulink и оптимизирован для симуляции и генерации кода. |
| Интерпретированная функция MATLAB | Имеет более медленную производительность из-за интерфейса, но стоили того же алгоритма как функция MATLAB. Когда к данным о блоке (таким как вводы и выводы) получают доступ или возвращают в Интерпретированный блок MATLAB function, механизм Simulink группирует эти данные в массивы MATLAB. Эта упаковка занимает время и вызывает временное увеличение памяти во время коммуникации. Если вы передаете большие объемы данных через этот интерфейс, такие как кадры или массивы, производительность может быть существенно медленной. Если данные были преобразованы, механизм выполнения MATLAB выполняет алгоритм. В результате стоимость алгоритма эквивалентна для функции MATLAB. |
| Уровень 2 S-функция MATLAB | Несет те же расходы алгоритма как Интерпретированный блок MATLAB function, но с немного более высокой интерфейсной стоимостью. Поскольку S-функции MATLAB могут обработать несколько вводов и выводов, упаковка более сложна, чем для Интерпретированного блока MATLAB function. Кроме того, механизм Simulink вызывает механизм выполнения MATLAB для каждого метода блока, который вы реализуете, тогда как Интерпретированный блок MATLAB function вызывает механизм выполнения MATLAB только для метода Outputs. |
| Функция MATLAB | Выполняет симуляцию через генерацию кода и несет те же интерфейсные расходы как другой Simulink встроенные блоки. Стоимость алгоритма этого блока более трудно анализировать из-за реализации блока. В среднем, функция для этого блока и выполнения функции theMATLAB приблизительно на той же скорости. Если блок MATLAB function имеет код, который использует coder.extrinsic, чтобы обратиться к механизму выполнения MATLAB, это несет все расходы, которые несут S-функция MATLAB или Интерпретированный блок MATLAB function. Обращение к механизму выполнения MATLAB от блока MATLAB function производит предупреждение препятствовать тому, чтобы вы делали так непреднамеренно. Чтобы уменьшать стоимость алгоритма, можно отключить отладку для всех блоков MATLAB function. |
| Matlab.system | В интерпретированном режиме выполнения производительность подобна тому из Уровня 2 S-функция MATLAB, потому что модель моделирует блок с помощью механизма выполнения MATLAB. В режиме генерации кода производительность подобна той из функции MATLAB, потому что модель моделирует блок с помощью сгенерированного кода. Для получения дополнительной информации смотрите запись функции MATLAB в этой таблице. |
| C S-функция MEX | Моделирует через скомпилированный код и несет те же интерфейсные расходы как Simulink встроенные блоки. Стоимость алгоритма зависит от сложности S-функции. |
| Разработчик S-функции | Этот блок только создает S-функцию из спецификаций и кода С, который вы предоставляете. Можно также использовать этот блок в качестве обертки для сгенерированной S-функции в моделях. Стоимость алгоритма этого блока по сравнению с S-функцией MEX C понесена только от обертки. |
| Функция Simulink, подсистема | Если бы включено в библиотеку, не вводит интерфейса или затрат алгоритма вне того, что обычно поносилось бы, если бы блок существовал как регулярная подсистема в модели. Производительность пропорциональна сложности алгоритма, реализованного в подсистеме. Если подсистема содержится в библиотеке, некоторая стоимость понесена, когда Simulink загружает любые разгруженные библиотеки в первый раз, когда схема обновляется или подготавливается для симуляции. Если все блоки ссылочной библиотеки остаются неизменными, Simulink впоследствии не перезагружает библиотеку. Компиляция модели становится быстрее, чем если бы модель не пользовалась библиотеками. |
Генерация кода
Вам нужна генерация кода, если ваша модель является частью большей системы. Не весь авторский блок вводит генерацию кода поддержки с Simulink Coder™.
| Тип авторского блока | Примечания |
|---|---|
| @fcn | Генерация кода поддержек. |
| Интерпретированная функция MATLAB | Не поддерживает генерацию кода. |
| Уровень 2 S-функция MATLAB | Генерирует код, только если вы реализуете алгоритм с помощью функции Компилятора выходного языка (TLC). В симуляциях ускоренного и режима external mode можно принять решение выполнить S-функцию в режиме интерпретации путем призывания обратно к механизму выполнения MATLAB, не реализовывая алгоритм в TLC. Если S-функцией MATLAB является SimViewingDevice, продукт Simulink Coder автоматически не использует блок во время генерации кода. |
| Функция MATLAB, система MATLAB | Генерация кода поддержек. Однако, если ваш блок обратится к механизму выполнения MATLAB, он создаст с продуктом Simulink Coder, только если вызовы механизма выполнения MATLAB не влияют на блок выходные параметры. При этом условии продукт Simulink Coder не использует эти вызовы от сгенерированного кода C. Эта функция позволяет вам оставлять код визуализации на месте, генерируя встроенный код. |
| C S-функция MEX, разработчик S-функции | Обе генерации кода поддержек.
Смотрите S-функции и Генерацию кода (Simulink Coder) для получения дополнительной информации. |
| Функция Simulink | Генерация кода поддержек. |
| Подсистема | Генерация кода поддержек пока блоки, содержавшие в подсистеме, поддерживает генерацию кода. Для получения дополнительной информации смотрите Генерацию Управления Функций для Подсистем (Embedded Coder) |
Несколько портов ввода и вывода
Эти типы авторских блоков поддерживают несколько портов ввода и вывода.
| Тип авторского блока | Примечания |
|---|---|
| Fcn, интерпретированная функция MATLAB | Поддержки только один вход и один выходной порт. |
| Функция MATLAB | Поддержки несколько портов ввода и вывода, включая сигналы шины. Смотрите Как Интерфейс Вводов и выводов Структуры с Сигналами Шины для получения дополнительной информации. |
| Matlab.system | Поддержки несколько портов ввода и вывода, включая сигналы шины. Кроме того, можно изменить количество портов ввода и вывода на основе свойств системного объекта с помощью методов getNumOutputs и getNumInputs. |
| Уровень 2 S-функция MATLAB, C S-функция MEX, разработчик S-функции | Поддержки несколько портов ввода и вывода. Кроме того, можно изменить количество портов ввода и вывода на основе пользовательских параметров. Разработчик S-функции и S-функции MEX C поддерживает сигналы шины. |
| Функция Simulink | Поддержки несколько портов ввода и вывода, включая сигналы шины. |
| Подсистема | Поддержки несколько портов ввода и вывода, включая сигналы шины. Кроме того, можно изменить количество портов ввода и вывода на основе пользовательских параметров. Смотрите Самомодифицируемые Соединенные Подсистемы для получения дополнительной информации. |
Скорость обновления схемы Simulink
Simulink обновляет схему перед каждой симуляцией и, когда требовал пользователь. Каждый блок вводит немного служебные в процесс обновления схемы.
| Тип авторского блока | Примечания |
|---|---|
| Fcn, интерпретированная функция MATLAB | Низко схематически изобразите стоимость обновления. |
| Функция MATLAB | Симуляция выполняется через генерацию кода, таким образом, это блокируется, может занять существенное количество времени когда сначала обновленный. Однако, потому что генерация кода является инкрементной, Simulink неоднократно не обновляет блок, если блок и сигналы, соединенные с ним, не изменились. |
| Matlab.system | Быстрее, чем функция MATLAB, потому что код не сгенерирован, чтобы обновить схему. С тех пор генерация кода является инкрементной, Simulink неоднократно не обновляет блок, если блок и сигналы, соединенные с ним, не изменились. |
| C S-функция MEX, уровень 2 S-функция MATLAB | Несет большие расходы, чем другие блоки Simulink, только если это заменяет методы, выполняемые при обновлении схемы. Если эти методы становятся комплексными, они могут значительно способствовать времени, которое требуется, чтобы обновить схему. Для списка методов, выполняемых при обновлении схемы, смотрите представление процесса во Взаимодействии Engine Simulink с S-функциями C. При обновлении схемы Simulink вызывает все соответствующие методы в образцовой фазе инициализации до, но не включая, mdlStart. |
| Функция Simulink, подсистема | Скорость пропорциональна сложности алгоритма, реализованного в подсистеме. Если подсистема содержится в библиотеке, некоторая стоимость понесена, когда Simulink загружает любые разгруженные библиотеки в первый раз, когда схема обновляется или подготавливается для симуляции. Если все блоки ссылочной библиотеки остаются неизменными, Simulink впоследствии не перезагружает библиотеку. Компиляция модели становится быстрее, чем если бы модель не пользуется библиотеками. |
Методы коллбэка
Блоки Simulink связываются с механизмом Simulink через методы коллбэка блока, которые полностью задают поведение блоков (кроме Функционального блока Simulink). Каждый тип авторского блока позволяет вам реализовывать различный набор методов коллбэка. Чтобы изучить, как блоки взаимодействуют с механизмом Simulink, смотрите Взаимодействие Engine Simulink с S-функциями C. Эта таблица использует имена Методов Коллбэка S-функции в качестве эквивалентов.
| Тип авторского блока | Примечания |
|---|---|
| Fcn, интерпретированная функция MATLAB, функция MATLAB | Все создают метод mdlOutputs, чтобы вычислить значение выходных параметров, учитывая значение входных параметров. Вы не можете реализовать никакие другие методы коллбэка с помощью одного из этих блоков и, поэтому, не можете смоделировать поведение состояния. |
| Уровень 2 S-функция MATLAB | Позволяет реализацию большего подмножества методов коллбэка, включая методы, которые можно использовать, чтобы смоделировать непрерывные и дискретные состояния. Для списка поддерживаемых методов смотрите Уровень 2 Методы Коллбэка S-функции MATLAB на Уровне 2 Записи S-функции MATLAB. |
| Matlab.system | Методы Системного объекта использования для методов коллбэка: mdlOutputs (stepImpl, outputImpl), mdlUpdate (updateImpl), mdlInitializeConditions (resetImpl), mdlStart (setupImpl), mdlTerminate (releaseImpl). Для получения дополнительной информации смотрите Взаимодействие Engine Simulink с Методами Системного объекта |
| C S-функция MEX | Позволяет реализацию полного набора методов коллбэка. |
| Разработчик S-функции | Позволяет реализацию mdlOutputs, mdlDerivatives и mdlUpdate. |
| Функция Simulink | Группированный как автономная функция. Любая вызывающая сторона к этой функции становится частью одного из методов коллбэка на основе местоположения вызывающей стороны. |
| Подсистема | Связывается непосредственно с механизмом. Можно смоделировать поведения состояния с помощью соответствующих блоков от непрерывных и дискретных библиотек блока Simulink. |
Сравнение S-функций MATLAB к функциям MATLAB для генерации кода
S-функции MATLAB и функции MATLAB для генерации кода имеют некоторые принципиальные различия.
Продукт Simulink Coder может сгенерировать код и для S-функций MATLAB и для функций MATLAB для генерации кода. Однако S-функции MATLAB требуют файла Компилятора выходного языка (TLC) для генерации кода. Функции MATLAB для генерации кода не требуют файла TLC.
S-функции MATLAB могут использовать любую функцию MATLAB, тогда как функции MATLAB для генерации кода являются подмножеством языка MATLAB. Для списка поддерживаемых функций для генерации кода смотрите Функции и Объекты, Поддержанные для Генерации кода C/C++ — Алфавитный список.
S-функции MATLAB могут смоделировать дискретную и непрерывную динамику состояния, тогда как функции MATLAB для генерации кода не могут смоделировать динамику состояния.
Расширение функциональности пользовательских блоков
Можно расширить функциональность любого авторского блока с помощью графики MATLAB и коллбэков.
Блокируйтесь коллбэки выполняют пользовательские действия в отдельных моментах в симуляции. Например, коллбэк может загрузить данные в рабочее пространство MATLAB перед симуляцией или сгенерировать график данных моделирования в конце симуляции. Можно присвоить коллбэки блока любому из типов авторского блока. Для списка доступных коллбэков и большей информации о том, как использовать их, смотрите, Задают Коллбэки Блока.
GUIDE, среда разработки графического интерфейса пользователя MATLAB, обеспечивает инструменты для того, чтобы легко создать настроенные пользовательские интерфейсы. См. App Building (MATLAB) для получения дополнительной информации об использовании GUIDE.
Смотрите также
@fcn | Интерпретированная функция MATLAB | Уровень 2 S-функция MATLAB | Функция MATLAB | Matlab.system | S-функция | Разработчик S-функции | Функция Simulink | Подсистема