本文研究Simulink Function子系统的用法和该模块生成的代码。

1 问题引入

博主在其他的博客中研究了许多模块和子系统，以及它们生成的代码。通常来说，博主研究的方法是建立一个Inport，一个outport，以及两者之间的控制逻辑，譬如如下的Gain模块。

配置好该模型，并生成代码如下。

其中的step函数就可以反映出模型的算法，输入和输出都被定义为全局变量，而step函数的参数和返回值都是void。

博主最近遇到的项目需求是，需要生成带有非空参数的函数。也就是要把模型的inport作为函数的参数传入，outport作为函数的返回值。这样一来，以前的代码生成方案就无法使用了。经博主研究后，可以采用Simulink Function子系统，来实现这个需求。

2 Simulink Function子系统建模

本节研究一下Simulink Function子系统的建模。

2.1 Simulink Function子系统

1）首先，从Simulink Library中拖拽出一个Simulink Function子系统到空白模型中。

从外面可以观察到，Simulink Function子系统上方有一个引子，和一个函数表达式。左右两侧没有和子系统外界交互的端口，这一点和其他子系统不一样。

2）双击进入子系统，可以看到顶部的一个Trigger模块，以及输入输出端口。

这里的输入输出端口和Inport/Outport模块是不一样的，因为这是专门用于Simulink Function子系统中的Argument Inport模块和Argument Outport模块。

3）双击Trigger模块，将函数名修改成function1，同时把Trigger模块的名称也改成function1。

这样的话，外面的子系统的函数原型也就变成了 y = function1(u)。

4）最后在输入输出之间加一个Gain模块，使得这个Simulink Function子系统实现放大两倍的算法。

2.2 Function Caller模块

上一节建立好Simulink Function子系统后，就可以用Function Caller模块在模型的其他地方调用这个子系统的功能。

1）新建一个Function Caller模块，将其中的Function Prototype改成上文的函数原型 ： y = function1(u)。

2）为Function Caller模块添加一个常数输入和一个disp输出并仿真，测试一下调用的效果。

由图中可见，Function Caller模块调用了function1的gain功能。

3 代码生成

3.1 默认配置

1）将2.1章中的Function Caller模块删除，在模型中只保留一个Simulink Function子系统，然后Ctrl + B生成代码如下。

与其他博客中生成的代码有所不同，这次没有生成step函数，而是生成了一个demo_function1的函数（模型名称+Simulink Function函数名称），并且带有参数和返回值。

2）然后打开demo_function1.h，既可以看到这个函数的外部声明。其他的代码只要包含这个头文件，就可以调用生成的这个函数了。

3.2 Function visibility配置

在3.1中，生成的函数名中带有模型名的前缀。如果将Simulink Function做一个Global配置，生成的名称就不一样，配置过程如下。

1）双击Simulink Function的Trigger模块，将Function visibility配置成global，并确认。

2）然后在子系统的正中间就会出现一个global的标志，代表它是全局的。

3）重新Ctrl + B生成代码如下。

生成的函数定义和外部声明就和3.1中不同，只是function1而不再有demo的前缀，博主比较喜欢这种方式。

这里还有一点值得注意一下，输入端口变量是rtu_u，前缀是rtu；输出端口变量是rty_y，前缀是rty。前缀的字符是默认的，博主也没找到哪里可以配置，不过也没必要配置。

3.3 多个输出端口

在C语言中，一个函数只有一个return返回值。如果Simulink Function子系统有多个输出端口，生成的代码就会传递指针参数。通过下面的方式可以验证一下。

1）在3.2的基础上再增加一个Outport，并改一下Gain模块参数，如下图所示。

2）重新Ctrl + B生成代码如下。

可以看出，这次生成的函数不再有返回值，而是将输出端口的变量作为指针传入函数，再由函数中更新该地址的内容。

3.4 输入和输出变量相同

在C语言编程的时候，也会遇到传入一个指针给函数，然后函数经过一些计算把地址里的值更新掉的情形。对应Simulink Function中只要把Inport和Outport的名字改成一样的即可。

1）在3.2的基础上，把输入和输出的名称都改为u。

2）重新Ctrl + B生成代码如下。

这里的函数只传入了一个指针参数rtuy_u，函数中将地址中的值乘以2，再赋值回这个地址的空间。

值得注意的是，变量前缀不是3.2中的rtu或者rty，而是rtuy，代表了这个变量在模型中既是输入也是输出。

3.5 参数为数组

对于参数为数组的情况，只需要在Argument Inport或者Argument Outport中配置即可。

1）在3.2的基础上，将Argument Inport的Port dimensions设为3。

2）对输出的Port dimensions也设为3。
3）重新Ctrl + B生成代码如下。

函数中传入的参数就成为了数组。

3.6 参数为结构体

对于参数为结构体的情况，需要在Argument Inport或者Argument Outport中将类型配置为bus。后面演示输入端口配置成bus的情况。

1）在Matlab工作空间新建一个bus1，并配置2个element成员。

2）在3.2的基础上，将Argument Inport的类型配置为bus1。

3）用Bus Selector模块，把element1挑选出来输出给后面的Gain模块。

4）重新Ctrl + B生成代码如下。

这里生成的函数的参数是一个结构体指针。结构体的定义在另一个文件中。

4 总结

Simulink Function子系统可以生成带有参数的函数，在某些需求下是非常有用的。同时还可以灵活地配置端口参数，来得到想要的函数形式。

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