C MEX S-Functions.pdf

MATLAB中的S-Function的用法介绍PPT，对于S FUNCTION使用入门比较方便； S-Function可以使用Matlab，C,C++等语言来辩，使用MEX工具，将C，C++的S-Function编译成MEX-文件，在需要的时候，他们可与其它的MEX-文件一起动态地链接到Matlab中。 在MATLAB环境中，S-Functions是一种强大的工具，用于创建自定义的Simulink模块，能够扩展Simulink的功能，满足特定的仿真需求。S-Functions可以用多种编程语言编写，包括MATLAB、C和C++。这里我们将重点讨论C MEX S-Functions，它结合了C语言的高效性和MATLAB的易用性。 C MEX S-Functions是用C或C++语言编写的S-Functions，通过MATLAB的MEX（MATLAB Executable）工具将C/C++代码编译为MEX文件，使得这些代码能够直接在MATLAB环境中运行。这种技术的一个主要优势在于提高了仿真速度，因为C和C++的执行效率通常比MATLAB更高。此外，它还可以方便地集成外部C代码、与操作系统接口、驱动硬件设备以及隐藏复杂的设计算法。 在C MEX S-Functions的实现过程中，需要遵循一系列的步骤和规范。C MEX S-Function需要响应Simulink求解器的指令，比如初始化系统尺寸、输入输出、状态个数和采样时间，以及在仿真过程中更新系统输出和状态。这通常是通过定义一系列的函数来完成的，如`mdlInitializeSizes`、`mdlInitializeSampleTimes`、`mdlInitializeConditions`、`mdlOutputs`、`mdlUpdate`和`mdlDerivatives`。每个函数都有其特定的任务，例如`mdlInitializeSizes`用于声明系统的尺寸和属性，`mdlInitializeSampleTimes`用于设置采样时间，而`mdlOutputs`则负责计算模型的输出。 在C MEX S-Function的源代码中，会使用到Simulink的数据结构SimStruct，这是一个包含了S-function属性和入口的结构体。SimStruct的头文件`simstruc.h`位于MATLAB安装路径下的`simulink\include`目录下。在编写C MEX S-Function时，开发者通常会基于Simulink提供的两个模板文件`sfuntmpl_basic.c`和`sfuntmpl_doc.c`进行工作，这两个模板提供了基本的函数框架和文档信息。 在C MEX S-Function的宏中，如`mdlInitializeSizes`，可以使用一系列的函数来设置模型的特性，如`ssSetNumInputPorts`定义输入端口的数量，`ssSetInputPortWidth`设置输入信号的宽度，`ssSetInputPortRequiredContiguous`指示输入信号是否连续，以及`ssSetInputPortDirectFeedThrough`声明输入是否直接影响输出计算等。这些宏简化了对S-Function行为的配置，并确保与Simulink环境的兼容性。 在实际应用中，C MEX S-Functions常用于处理复杂的数学问题、实时硬件接口、自定义控制算法或者与外部硬件设备通信。通过利用C MEX S-Functions，开发者可以充分利用C/C++的强大功能，同时保持MATLAB和Simulink的易用性和可视化界面，使得高级的系统仿真和控制设计变得更加高效和便捷。