從MATLAB至Embeddable C實作
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2010-04-03
11:35:17
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Embedded MATLAB：從 MATLAB 至 Embeddable C 實作
理想與實作間的鴻溝，是許多參與嵌入式開發的工程師們都曾面臨的相似問題。演
算法開發者常因其程式語言功能、大型函式庫及彈性，而以 MATLAB 建立演算法
概念。
隨著設計朝向嵌入式實作演進，亦須加入真實世界的限制式，因此通常需要使用者
手動將 MATLAB 轉譯成 C 碼。手動轉譯包括將方便的矩陣 MATLAB 語法重新撰
寫成 C 實作，但此舉最後會得到多份以不同程式語言撰寫的相同演算法，在此階
段，使用者要面對驗證如此多份演算法的工作，工作量便與完成多項設計重複相
同。在此工作流程中，驗證修訂版本的成本極為驚人，結果導致設計太快實體化，
或偏離原本的規格。
最近，MATLAB 的創作者 The MathWorks 導入可直接處理此問題的新工具，這些
工具可自動將定義良好的 MATLAB 語言子集合 Embedded MATLAB，轉換成嵌入
式 C 碼。此項技術可減少手動將 MATLAB 轉譯成 C 語言的開發與驗證成本，而
Embedded MATLAB 語言子集合支援 270 項以上的 MATLAB 運算子與函數，以及
90 項 Fixed-Point Toolbox 函式。
您可於 Embedded MATLAB 子集合中作業，維護一份設計複本(真實設計)，並直接
於 MATLAB 進行細化，以加入嵌入式實作需求。由於 Embedded MATLAB 演算法
仍為 MATLAB 代碼，因此設計重複工作將變得更為簡單，而且您仍可保有
MATLAB 中的互動式偵錯與視覺化功能。此方法亦提供演算法領域專家與嵌入式
軟體工程師通用的語言，並可共同瞭解設計意圖。您可從 Embedded MATLAB 代
碼直接產生 C 碼，進而省去產生與驗證手寫 C 碼的成本。
在本文中，我們將先審視在設計過程初期階段中實用的 MATLAB 功能，接著並檢
驗將 MATLAB「概念」代碼手動轉譯成 C 碼進行實作時，缺乏效率的情形。之
後，我們會提出其他工作流程，其中各項演算式的嵌入式細化(Elaboration)工作，
均以 MATLAB 完成，而非 C 語言。我們會以一個範例來突顯使演算式相容於
Embedded MATLAB 子集合的所需步驟，並展示如何使用可自動將 Embedded
MATLAB 代碼轉譯成嵌入式 C 碼的新工具。
下表比較了 MATLAB 與 C 碼於設計初始階段的相關功能。
MATLAB
C 碼
非類型化語言(使用前不須宣告變數資料
類型與大小)
嚴格的類型語言(必須於使用前宣告變數
資料類型與大小)
內建矩陣資料類型定義 未內建矩陣資料類型定義
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