Документация

Обзор работы

Следующий псевдокод показывает выполнение основной программы.

main()
{
  Initialization (including installation of rt_OneStep as an 
    interrupt service routine for a real-time clock)
  Initialize and start timer hardware
  Enable interrupts
  While(not Error) and (time < final time)
    Background task
  EndWhile
  Disable interrupts (Disable rt_OneStep from executing)
  Complete any background tasks
  Shutdown
}

Псевдокод является конструкцией программы кабельных трасс для управления моделью. Основная программа лишь частично реализует эту конструкцию. Необходимо изменить его в соответствии со своими спецификациями.

Рекомендации по изменению основной программы

В этом разделе описываются минимальные изменения, которые необходимо внести в производственную версию основного программного модуля для реализации программы кабельных трасс.

Обзор работы

Работа rt_OneStep зависит от

Разрешенные режимы решателя для встроенных целевых файлов системы реального времени суммирует разрешенные режимы решателя для односкоростных и многоскоростных моделей. Обратите внимание, что только для односкоростной модели SingleTasking разрешен режим решателя.

Созданный код для rt_OneStep (и связанные структуры временных данных и функции поддержки) адаптируется к количеству скоростей в модели и к режиму решателя. В следующих разделах рассматривается каждый возможный случай.

Односкоростная однозадачная операция

Единственным допустимым режимом решателя для односкоростной модели является SingleTasking. Такие модели работают в режиме «одной скорости».

Следующий псевдокод показывает дизайн rt_OneStep в односкоростной программе.

rt_OneStep()
{
  Check for interrupt overflow or other error
  Enable "rt_OneStep" (timer) interrupt
  Model_Step()  -- Time step combines output,logging,update
}

Для односкоростного варианта создается model_step функция -

void model_step(void)

Односкоростной rt_OneStep предназначен для выполнения model_step в течение одного периода времени. Чтобы применить это ограничение синхронизации, rt_OneStep поддерживает и проверяет флаг переполнения таймера. При вводе прерывания таймера отключаются до тех пор, пока не будет проверен флаг переполнения и другие условия ошибки. Если флаг переполнения снят, rt_OneStep устанавливает флаг и продолжает работу с включенными прерываниями таймера.

Флаг переполнения снимается только при успешном возврате из model_step. Следовательно, если rt_OneStep повторно прерывается перед завершением model_step, повторное прерывание обнаруживается посредством флага переполнения.

Повторное прерывание rt_OneStep таймером является условием ошибки. При обнаружении этого состояния rt_OneStep сигнализирует об ошибке и немедленно возвращается. (Обратите внимание, что это поведение можно изменить, если требуется обработать условие по-другому.)

Обратите внимание, что конструкция rt_OneStep предполагает, что прерывания отключены до rt_OneStep вызывается. rt_OneStep должен быть бесперебойным до тех пор, пока не будет проверен флаг переполнения прерывания.

Многоскоростная многозадачная работа

В многоскоростной многозадачной системе генерация кода использует приоритетную, упреждающую многозадачную схему для выполнения различных скоростей выборки в модели.

Следующий псевдокод показывает дизайн rt_OneStep в многоскоростной многозадачной программе.

rt_OneStep()
{
  Check for base-rate interrupt overrun
  Enable "rt_OneStep" interrupt
  Determine which rates need to run this time step

  Model_Step0()        -- run base-rate time step code

  For N=1:NumTasks-1   -- iterate over sub-rate tasks
    If (sub-rate task N is scheduled)
    Check for sub-rate interrupt overrun
      Model_StepN()    -- run sub-rate time step code
    EndIf
  EndFor
}

Идентификаторы задач.  Выполнение блоков, имеющих различные частоты дискретизации, разбивается на задачи. Каждому блоку, который выполняется с заданной частотой дискретизации, назначается идентификатор задачи (tid), которая связывает его с задачей, которая выполняется с такой скоростью. Где есть NumTasks задачи в системе, диапазон идентификаторов задач - 0..NumTasks-1.

Определение приоритетов задач базовой и субскоростной скорости.  Задачи определяются в порядке убывания по скорости. Задача базовой скорости - это задача, которая выполняется с самой высокой скоростью в системе (тактовая частота аппаратных средств). Задача базовой скорости имеет наивысший приоритет (tid 0). Следующая самая быстрая задача (tid 1) имеет следующий наивысший приоритет и так далее до самой медленной задачи с наименьшим приоритетом (tid NumTasks-1).

Более медленные задачи, выполняющиеся с кратной базовой скоростью, называются субскоростными задачами.

Группировка тарифов и специфичные для тарифов функции model_step.  В односкоростной модели вычисления блочного выхода выполняются в пределах одной функции. model_step. Для многоскоростных многозадачных моделей генератор кода пытается использовать другую стратегию. Эта стратегия называется группировкой тарифов. Группировка тарифов создает отдельные model_step функции для задачи базовой скорости и каждой подскоростной задачи в модели. Соглашение об именовании функций для этих функций:

model_stepN

где N является идентификатором задачи. Например, для модели с именем my_model , который имеет три скорости, создаются следующие функции:

void my_model_step0 (void);
void my_model_step1 (void);
void my_model_step2 (void);

Каждый model_stepN функция выполняет совместное использование блоков tid N; другими словами, блочный код, который выполняется в рамках задачи N группируется в связанные model_stepN функция.

Планирование выполнения model_stepN.  На каждом тике часов, rt_OneStep поддерживает счетчики планирования и флаги событий для каждой подчиненной задачи. Счетчики реализованы как taskCounter массивы, индексированные на tid. Флаги событий реализуются как массивы, индексированные на tid.

Ведение счетчиков планирования и флагов задач для субскоростей выполняется rt_OneStep. Счетчики планирования в основном являются делителями тактовой частоты, которые подсчитывают период выборки, связанный с каждой задачей подскоростной передачи. Пара задач, которые обмениваются данными, поддерживает флаг взаимодействия с более высокой скоростью. Флаги взаимодействия задач указывают, что запланированы быстрые и медленные задачи.

Флаги событий указывают, планируется ли выполнение данной задачи. rt_OneStep поддерживает флаги событий на основе счетчика задач, который поддерживается кодом в основном программном модуле для модели. Когда счетчик указывает, что период выборки задачи истек, основной код устанавливает флаг события для этой задачи.

При каждом вызове, rt_OneStep обновляет свои структуры данных планирования и выполняет задачу базовой скорости (rt_OneStep требования model_step0 поскольку задача базовой скорости должна выполняться на каждом шаге синхронизации). Затем, rt_OneStep выполняет итерации над флагами планирования в tid порядок, безусловный вызов model_stepN для любой задачи, флаг которой установлен. Задачи выполняются в порядке приоритета.

Преимущественное освобождение.  Обратите внимание, что конструкция rt_OneStep предполагает, что прерывания отключены до rt_OneStep вызывается. rt_OneStep должен быть бесперебойным до тех пор, пока не будет проверен флаг переполнения прерывания базовой скорости (см. псевдокод выше).

Массив флагов событий и переменные цикла, используемые rt_OneStep хранятся в виде локальных (стековых) переменных. Поэтому rt_OneStep повторно входит. Если rt_OneStep прерывается, задачи с более высоким приоритетом прерывают задачи с более низким приоритетом. По возвращении из прерывания задачи с более низким приоритетом возобновляются в ранее запланированном порядке.

Обнаружение переполнения.  Мультиуровень rt_OneStep также поддерживает массив флагов переполнения таймера. rt_OneStep обнаруживает переполнение таймера для каждой задачи по той же логике, что и односкоростной rt_OneStep.

Многоскоростная однозадачная операция

В многоскоростной однозадачной программе, по определению, время выборки в модели должно быть целым кратным размеру фиксированного шага модели.

В многоскоростной однозадачной программе блоки выполняются с разными скоростями, но с одним и тем же идентификатором задачи. Работа rt_OneStep, в этом случае является упрощенной версией многозадачной работы. Группировка тарифов не используется. Единственной задачей является задача базовой скорости. Поэтому только один model_step генерируется функция:

void model_step(void)

На каждом тике часов, rt_OneStep проверяет флаг переполнения и вызовы model_step. Функция планирования для многоскоростной однозадачной программы rate_scheduler (а не rate_monotonic_scheduler). Планировщик поддерживает счетчики планирования для каждого такта. Существует один счетчик для каждой частоты выборки в модели. Счетчики реализованы в массиве (индексированном на tid) в пределах Timing структура в пределах rtModel.

Счетчики представляют собой делители тактовой частоты, которые подсчитывают период выборки, связанный с каждой задачей подскоростной передачи. Когда счетчик указывает, что период выборки для данной скорости истек, rate_scheduler очищает счетчик. Это условие указывает, что блоки, работающие на этой скорости, должны выполняться при следующем вызове model_step, который отвечает за проверку счетчиков.

Рекомендации по изменению rt_OneStep

rt_OneStep не требует значительных изменений. Единственное необходимое изменение состоит в повторном включении прерываний после проверки флагов переполнения и условий ошибок. Если применимо, следует также

Комментарии в rt_OneStep укажите место для добавления кода.

В многоскоростном режиме rt_OneStep, вы можете повысить производительность, развернув for и while петли.

Кроме того, можно изменить поведение переполнения, чтобы продолжить выполнение после завершения восстановления после ошибки.

Соблюдайте также следующие предостерегающие указания:

Обзор

В большинстве случаев наиболее простой стратегией развертывания сгенерированного кода является использование опции Создать пример основной программы для создания ert_main.c или .cpp (см. раздел Создание автономной программы).

Однако при отключении опции Создать пример основной программы можно использовать статический основной модуль в качестве примера или шаблона для разработки встроенных приложений. Статические основные модули, поставляемые MathWorks ®, включают:

Статический основной модуль не является частью генерируемого кода; он предоставляется в качестве основы для пользовательских изменений и для использования в моделировании. Если существующие приложения зависят от статики ert_main.c (разработаны в версиях до R2012b), rt_main.c, rt_malloc_main.c, или rt_cppclass_main.cpp, возможно, потребуется продолжить использование статического основного программного модуля.

При разработке приложений с использованием статического основного модуля необходимо скопировать модуль в рабочую папку и переименовать его перед внесением изменений. Например, можно переименовать rt_main.c кому model_rt_main.c. Кроме того, необходимо изменить файл шаблона или настройки цепочки инструментов таким образом, чтобы в процессе построения создавался соответствующий файл объекта, например model_rt_main.obj (в UNIX ® ,model_rt_main.o), в папке построения.

Статический основной модуль содержит

Для односкоростных моделей - работа rt_OneStep и основные функции по существу те же в статическом основном модуле, что и в автоматически созданной версии, описанной в разделе Развертывание созданных автономных исполняемых программ на целевом оборудовании. Однако для многоскоростных многозадачных моделей статический и сгенерированный код немного отличаются. В следующем разделе описывается этот случай.

Группировка тарифов и статическая основная программа

Цели, основанные на цели ERT, иногда используют статический основной модуль и запрещают использование опции Создать пример основной программы. Это делается потому, что в статический основной модуль были добавлены изменения, специфичные для цели, и эти изменения не будут сохранены, если основная программа будет восстановлена.

Статический основной модуль может использовать или не использовать совместимую группировку тарифов model_stepN функции. Если основной модуль основан на статическом rt_main.c, rt_malloc_main.c, или rt_cppclass_main.cpp модуль, он не использует специфичный для скорости model_stepN вызовы функций. Он использует старый стиль model_step функция, передача идентификатора задачи:

void model_step(int_T tid);

По умолчанию, когда опция Создать пример основной программы отключена, цель ERT генерирует model_step «обертка» для многоскоростных многозадачных моделей. Целью обертки является сопряжение специфичных для скорости model_stepN функции для вызова старого стиля. Код оболочки отправляется в model_stepN вызов с помощью switch оператор, как в следующем примере:

void mymodel_step(int_T tid) /* Sample time:  */
{

  switch(tid) {
   case 0 :
    mymodel_step0();
    break;
   case 1 :
    mymodel_step1();
    break;
   case 2 :
    mymodel_step2();
    break;
   default :
    break;
  }
}

Следующий псевдокод показывает, как rt_OneStep требования model_step из статической основной программы в многоскоростной многозадачной модели.

rt_OneStep()
{
  Check for base-rate interrupt overflow
  Enable "rt_OneStep" interrupt
  Determine which rates need to run this time step

  ModelStep(tid=0)     --base-rate time step

  For N=1:NumTasks-1  -- iterate over sub-rate tasks
    Check for sub-rate interrupt overflow
    If (sub-rate task N is scheduled)
      ModelStep(tid=N)    --sub-rate time step
    EndIf
  EndFor
}

Можно использовать переменную TLC RateBasedStepFcn чтобы указать, что создаются только функции шага на основе скорости без функции оболочки. Если цель вызывает совместимую группировку тарифов model_stepN функция непосредственно, установка RateBasedStepFcn кому 1. В этом случае функция обертки не генерируется.

Необходимо установить RateBasedStepFcn до %include "codegenentry.tlc" в системном целевом файле. Кроме того, можно задать RateBasedStepFcn в вашем target_settings.tlc файл.

Изменение статической основной программы

Как и в случае созданного ert_main.c или .cpp, вы должны внести несколько изменений в основной цикл и rt_OneStep. См. раздел Рекомендации по изменению основной программы и рекомендации по изменению rt_OneStep.

Кроме того, следует заменить rt_OneStep вызов в основном цикле с вызовом фоновой задачи или оператором null.

Другие изменения, которые могут потребоваться:

Изменение статической магистрали для назначения и доступа к данным экземпляра модели

Если используется статический основной программный модуль, и модель настроена для Reusable function пакет интерфейса кода, но параметр конфигурации модели Использовать динамическое выделение памяти для инициализации модели очищен, данные экземпляра модели должны назначаться статически или динамически вызывающим основным кодом. Указатели на отдельные структуры данных модели (такие как Block IO, DWork и Parameters) должны быть настроены в структуре данных модели верхнего уровня в режиме реального времени.

Для поддержки основных модификаций процесс сборки генерирует подмножество следующих макросов модели в реальном времени (RTM) на основе требований к данным модели в model.h.

Эти макросы используются в статической основной программе для доступа к отдельным структурам данных модели в структуре данных RTM. Например, предположим, что пример модели rtwdemo_reusable сконфигурирован с Reusable function упаковка интерфейса кода, Использование динамического выделения памяти для инициализации модели очищено, Передача ввода-вывода на корневом уровне, если установлено значение Individual argumentsи параметр панели оптимизации Удалить нулевую инициализацию ввода-вывода корневого уровня. При построении модели создаются следующие структуры данных модели и точки входа модели в rtwdemo_reusable.h:

/* Block states (auto storage) for system '<Root>' */
typedef struct {
  real_T Delay_DSTATE;                 /* '<Root>/Delay' */
} D_Work;

/* Parameters (auto storage) */
struct Parameters_ {
  real_T k1;                           /* Variable: k1
                                        * Referenced by: '<Root>/Gain'
                                        */
};

/* Model entry point functions */
extern void rtwdemo_reusable_initialize(RT_MODEL *const rtM, real_T *rtU_In1,
  real_T *rtU_In2, real_T *rtY_Out1);
extern void rtwdemo_reusable_step(RT_MODEL *const rtM, real_T rtU_In1, real_T
  rtU_In2, real_T *rtY_Out1);

Кроме того, если параметр конфигурации модели Generate a example main program не выбран для модели, rtwdemo_reusable.h содержит определения для макросов RTM rtmGetDefaultParam, rtmsetDefaultParam, rtmGetRootDWork, и rtmSetRootDWork.

Также, для справки, сгенерированные rtmodel.h файл содержит пример определения параметра с начальными значениями (неисполнительный код):

#if 0

/* Example parameter data definition with initial values */
static Parameters rtP = {
  2.0                                  /* Variable: k1
                                        * Referenced by: '<Root>/Gain'
                                        */
};                                     /* Modifiable parameters */

#endif

В разделе определений статического основного файла можно использовать следующий код для статического распределения структур данных модели в реальном времени и аргументов для rtwdemo_reusable модель:

static RT_MODEL rtM_;
static RT_MODEL *const rtM = &rtM_;    /* Real-time model */
static Parameters rtP = {
  2.0                                  /* Variable: k1
                                        * Referenced by: '<Root>/Gain'
                                        */
};                                     /* Modifiable parameters */

static D_Work rtDWork;                 /* Observable states */

/* '<Root>/In1' */
static real_T rtU_In1;

/* '<Root>/In2' */
static real_T rtU_In2;

/* '<Root>/Out1' */
static real_T rtY_Out1;

В основной функции можно использовать следующие вызовы макросов RTM для настройки параметров модели и данных DWork в структуре данных модели в реальном времени:

int_T main(int_T argc, const char *argv[])
{
...
/* Pack model data into RTM */

rtmSetDefaultParam(rtM, &rtP);
rtmSetRootDWork(rtM, &rtDWork);

/* Initialize model */
rtwdemo_reusable_initialize(rtM, &rtU_In1, &rtU_In2, &rtY_Out1);
...
}

Используйте аналогичный подход для настройки нескольких экземпляров данных модели, где структура данных модели в реальном времени для каждого экземпляра имеет свои собственные данные. В частности, структура параметров (rtP) должны быть инициализированы для каждого экземпляра до требуемых значений либо статически как часть rtP определение данных или во время выполнения.

Совместимость основной программы

Если опция Generate an example main program (Создать пример основной программы) отключена, при создании кода создается несколько другая модификационная константа тарифа для совместимости со старой статикой. ert_main.c модуль. Для получения дополнительной информации см. раздел Группирование тарифов и статическая основная программа.

Обеспечение соответствия группировки S-функций

Встроенные блоки Simulink ®, а также блоки DSP System Toolbox™ соответствуют требованиям для создания групповых кодов тарифов. Однако написанные пользователем многоскоростные встроенные S-функции могут быть несовместимы с группировкой скоростей. Несоответствующие блоки генерируют менее эффективный код, но в остальном совместимы с группировкой скоростей. Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами группирования тарифов, необходимо обновить многоскоростные встроенные S-функции, чтобы они полностью соответствовали группированию тарифов. Необходимо обновить реализации S-функций TLC, как описано в этом разделе.

Использование несоответствующих многоскоростных блоков для формирования кода группирования скорости генерирует мертвый код. Это может вызвать две проблемы:

Для обеспечения совместимости группировки тарифов S-функций можно использовать следующие функции TLC для генерации ModelOutputs и ModelUpdate код, соответственно:

OutputsForTID(block, system, tid)
UpdateForTID(block, system, tid)

Нижеприведенные списки кодов иллюстрируют генерацию выходных вычислений без группировки тарифов (листинг 1) и с группировкой тарифов (листинг 2). Обратите внимание на следующее:

Список 1: Вывод генерации кода без группировки ставок

%% multirate_blk.tlc

%implements "multirate_blk" "C"


%% Function: mdlOutputs =====================================================
%% Abstract:
%%
%%  Compute the two outputs (input signal decimated by the
%%  specified parameter). The decimation is handled by sample times.
%%  The decimation is only performed if the block is enabled.
%%  Each port has a different rate.
%%
%%  Note, the usage of the enable should really be protected such that
%%  each task has its own enable state. In this example, the enable
%% occurs immediately which may or may not be the expected behavior.
%%
  %function Outputs(block, system) Output
  /* %<Type> Block: %<Name> */
  %assign enable = LibBlockInputSignal(0, "", "", 0)
  {
    int_T *enabled = &%<LibBlockIWork(0, "", "", 0)>;

    %if LibGetSFcnTIDType("InputPortIdx0") == "continuous"
      %% Only check the enable signal on a major time step.
      if (%<LibIsMajorTimeStep()> && ...
                           %<LibIsSFcnSampleHit("InputPortIdx0")>) {
        *enabled = (%<enable> > 0.0);
      }
    %else
      if (%<LibIsSFcnSampleHit("InputPortIdx0")>) {
        *enabled = (%<enable> > 0.0);
      }
    %endif

    if (*enabled) {
      %assign signal = LibBlockInputSignal(1, "", "", 0)
      if (%<LibIsSFcnSampleHit("OutputPortIdx0")>) {
        %assign y = LibBlockOutputSignal(0, "", "", 0)   
        %<y> = %<signal>;
      }
      if (%<LibIsSFcnSampleHit("OutputPortIdx1")>) {
        %assign y = LibBlockOutputSignal(1, "", "", 0)
        %<y> = %<signal>;
      }
    }
  }

  %endfunction
%% [EOF] sfun_multirate.tlc

Список 2: Вывод генерации кода с группированием ставок

%% example_multirateblk.tlc

%implements "example_multirateblk" "C"


  %% Function: mdlOutputs =====================================================
  %% Abstract:
  %%
  %% Compute the two outputs (the input signal decimated by the
  %% specified parameter). The decimation is handled by sample times.
  %% The decimation is only performed if the block is enabled.  
  %% All ports have different sample rate.
  %%
  %% Note: the usage of the enable should really be protected such that
  %% each task has its own enable state. In this example, the enable
  %% occurs immediately which may or may not be the expected behavior.
  %%
  %function Outputs(block, system) Output



  %assign portIdxName = ["InputPortIdx0","OutputPortIdx0","OutputPortIdx1"]
  %assign portTID     = [%<LibGetGlobalTIDFromLocalSFcnTID("InputPortIdx0")>, ...
                        %<LibGetGlobalTIDFromLocalSFcnTID("OutputPortIdx0")>, ...
                        %<LibGetGlobalTIDFromLocalSFcnTID("OutputPortIdx1")>]
  %foreach i = 3
    %assign portName = portIdxName[i]
    %assign tid      = portTID[i]
    if (%<LibIsSFcnSampleHit(portName)>) {
                       %<OutputsForTID(block,system,tid)>
    }
  %endforeach

  %endfunction

  %function OutputsForTID(block, system, tid) Output
  /* %<Type> Block: %<Name> */
  %assign enable = LibBlockInputSignal(0, "", "", 0)  
  %assign enabled = LibBlockIWork(0, "", "", 0)  
  %assign signal = LibBlockInputSignal(1, "", "", 0)

  %switch(tid)
    %case LibGetGlobalTIDFromLocalSFcnTID("InputPortIdx0") 
                         %if LibGetSFcnTIDType("InputPortIdx0") == "continuous"
                           %% Only check the enable signal on a major time step.
                           if (%<LibIsMajorTimeStep()>) {  
                             %<enabled> = (%<enable> > 0.0);
                           }
                         %else
                           %<enabled> = (%<enable> > 0.0);
                         %endif
                         %break
    %case LibGetGlobalTIDFromLocalSFcnTID("OutputPortIdx0") 
                         if (%<enabled>) {
                           %assign y = LibBlockOutputSignal(0, "", "", 0)
                           %<y> = %<signal>;
                         }
                         %break
    %case LibGetGlobalTIDFromLocalSFcnTID("OutputPortIdx1") 
                         if (%<enabled>) {
                           %assign y = LibBlockOutputSignal(1, "", "", 0)
                           %<y> = %<signal>;
                         }
                         %break
    %default 
                         %% error it out
  %endswitch

  %endfunction

%% [EOF] sfun_multirate.tlc