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第Ⅰ部分 RTW代码自动生成和实时系统开发环境1

第1章 RTW基础1

1.1 RTW简介1

1.1.1 RTW的概念1

1.1.2 使用RTW的原因2

1.1.3 RTW的主要功能和特征5

1.1.4 RTW的应用7

1.1.5 RTW支持的代码格式9

1.1.6 RTW支持的目标环境10

1.1.7 开放的、可扩展的建模环境14

1.2 RTW的安装15

1.2.1 安装RTW15

1.2.2 相关的Math Works工具箱或产品16

1.3 RTW支持的编译器及安装18

1.3.1 RTW支持的编译器18

1.3.2 在Windows下安装第三方编译器18

第2章 RTW入门20

2.1 RTW的基本概念20

2.2 创建一个简单的目标程序21

2.2.1 创建一个通用实时目标程序23

2.2.2 数据记录27

2.2.3 代码校验30

2.3 RTW自动程序创建过程简介32

2.3.1 程序创建过程33

2.3.2 程序创建过程中生成文件35

2.4 RTW的开放式体系结构36

第3章 RTW的代码生成和程序创建过程38

3.1 使用RTW的用户界面38

3.1.1 Real-Time Workshop选项卡的使用38

3.1.2 设置目标配置选项39

3.1.3 设置通用代码生成选项41

3.1.4 设置目标专用代码生成选项44

3.1.5 使用TLC调试选项45

3.1.6 使用RTW子菜单46

3.2 仿真参数配置46

3.2.1 设置Solver选项卡46

3.2.2 设置Workspace I/O选项卡和数据记录47

3.2.3 设置Diagnostics选项卡48

3.2.4 设置Advanced选项卡49

3.2.5 辨识原模型中的模块53

3.2.6 Simulink和RTW之间的关系54

3.3 RTW程序创建过程及配置56

3.3.1 选择和配置编译器56

3.3.2 选择目标配置文件57

3.3.3 通过TLC对所生成的代码进行配置60

3.3.4 配置模板联编文件和Make选项62

3.3.5 创建可执行程序66

3.4 使用RTW的高级功能67

3.4.1 从子系统中生成代码67

3.4.2 从非虚拟型子系统生成代码68

第4章 外部模式71

4.1 外部模式简介71

4.2 外部模式快速入门72

4.2.1 模型的设置72

4.2.2 建立目标可执行程序73

4.2.3 在外部模式下运行目标程序76

4.2.4 在外部模式下进行参数调整78

4.3 外部模式用户界面的使用78

4.3.1 与外部模式相关的菜单和工具栏78

4.3.2 使用External Mode Control Panel对话框81

4.3.3 建立通信连接和仿真功能控制82

4.3.4 使用External Target Interface对话框82

4.3.5 使用External Signal ＆ Triggering对话框83

4.3.6 数据存档设置86

4.3.7 使用参数下载选项87

4.4 外部模式的通信及其TCP/IP实现88

4.4.1 外部模式下载机制88

4.4.2 RTW的TCP/IP技术实现89

4.5 与外部模式兼容的模块和子系统93

4.5.1 与外部模式兼容的模块93

4.5.2 信号查看子系统94

4.6 外部模式的限制95

第5章 RTW程序的框架结构97

5.1 模型的执行97

5.1.1 模型代码的执行过程98

5.1.2 程序的定时104

5.1.3 程序的执行105

5.1.4 外部模式通信105

5.1.5 执行单/多任务模型时的数据记录105

5.1.6 快速原型化程序与嵌入式程序的执行过程106

5.1.7 快速原型化程序相关函数106

5.1.8 嵌入式程序相关函数110

5.2 快速原型化程序框架110

5.2.1 快速原型化程序体系结构111

5.2.2 快速原型化程序系统相关组件112

5.2.3 快速原型化程序系统独立组件113

5.2.4 快速原型化程序应用程序组件114

5.3 嵌入式程序框架117

第6章 RTW的高级应用119

6.1 配置代码格式119

6.1.1 选择代码格式119

6.1.2 实时代码格式121

6.1.3 实时malloc代码格式122

6.1.4 S函数代码格式122

6.1.5 嵌入式C代码格式122

6.2 对RTW生成代码进行优化123

6.2.1 常用的建模技术123

6.2.2 模型图的性能调整124

6.2.3 Stateflow的优化设置135

6.2.4 仿真参数的优化设置135

6.2.5 编译器选项的优化设置136

6.3 多采样频率模型136

6.3.1 单任务和多任务环境137

6.3.2 采样速率的过渡141

6.4 使用自定义代码模块146

6.4.1 使用模型代码模块库147

6.4.2 使用子系统代码模块库149

6.5 使用异步中断150

6.5.1 中断处理151

6.5.2 生成自定义的异步模块库161

第7章 RTW目标环境及使用163

7.1 S函数目标163

7.1.1 从子系统中生成S函数模块164

7.1.2 对生成的S函数进行参数调整167

7.1.3 S函数的自动生成168

7.1.4 S函数目标的限制170

7.2 RTW快速仿真目标171

7.2.1 创建快速仿真目标程序171

7.2.2 运行快速仿真目标程序172

7.2.3 仿真性能177

7.2.4 批参数仿真和蒙特·卡洛型仿真177

7.3 Tornado目标177

7.3.1 Tornado目标运行时结构简介178

7.3.2 实现过程181

7.4 嵌入式代码生成器188

7.4.1 嵌入式代码的数据结构和代码模块188

7.4.2 嵌入式程序的执行190

7.4.3 S函数封装器的自动生成196

7.4.4 代码优化197

7.4.5 使用高级代码生成选项201

7.4.6 嵌入式代码生成器的要求和限制201

第8章 定制自己的实时系统203

8.1 自定义目标配置的组成203

8.1.1 代码组成部分203

8.1.2 需要用户编写的运行时界面代码204

8.1.3 用于快速原型化的运行时界面204

8.1.4 用于嵌入式目标的运行时界面205

8.1.5 控制文件205

8.2 生成一个自定义的目标配置206

8.3 自定义程序创建过程209

8.3.1 系统目标文件的结构210

8,3.2 将自定义目标配置添加到系统目标文件浏览器中215

8.3.3 模板联编文件216

8.4 生成自定义设备驱动程序222

8.4.1 内嵌和非内嵌型设备驱动程序222

8.4.2 设备驱动程序的要求和限制223

8.4.3 设备驱动模块的参数化224

8.4.4 编写非内嵌的S函数设备驱动模块225

8.4.5 编写内嵌的S函数设备驱动程序232

8.4.6 创建MEX文件和设备驱动模块236

8.5 访问参数和信号236

8.5.1 通过模块的输出进行信号监视237

8.5.2 通过model_pt.c对参数进行调整241

8.5.3 与信号和参数有关的目标语言编译器API242

8.6 生成一个外部模式通信协议242

8.6.1 外部模式设计243

8.6.2 外部模式通信概述243

8.6.3 外部模式源代码文件245

8.6.4 实现通信传输协议层246

第Ⅱ部分 xPC目标环境的应用249

第9章 xPC目标环境简介249

9.1 什么是xPC目标249

9.2 xPC目标的特征250

9.2.1 实时内核250

9.2.2 实时应用程序251

9.2.3 信号采集和分析功能252

9.2.4 参数调节功能252

9.3 硬件环境253

9.3.1 宿主机253

9.3.2 目标PC机253

9.3.3 宿主机与目标机的通信连接253

9.3.4 输入/输出设备驱动程序支持254

9.4 软件环境255

9.4.1 宿主机与目标机的通信256

9.4.2 快速原型化过程256

9.4.3 嵌入式过程257

9.5 用户交互方式258

9.5.1 xPC目标图形用户界面258

9.5.2 MATLAB命令行界面259

9.5.3 目标机命令行界面259

9.5.4 Simulink外部模式界面260

9.5.5 Simulink图形仪器仪表界面260

9.5.6 Web浏览器界面260

第10章 xPC目标的安装和测试261

10.1 系统要求261

10.1.1 宿主机261

10.1.2 目标机262

10.2 xPC目标软件的安装263

10.2.1 获取或更新许可协议263

10.2.2 从光盘上安装263

10.2.3 从网络下载安装程序并进行安装264

10.2.4 宿主机上的文件介绍264

10.2.5 设置初始工作路径265

10.3 串口通信265

10.3.1 串口通信的硬件266

10.3.2 串口通信的环境属性266

10.4 网络通信267

10.4.1 网络通信的硬件267

10.4.2 安装PCl总线类型网卡268

10.4.3 安装ISA总线类型网卡268

10.4.4 网络通信的环境属性269

10.5 制作目标启动盘270

10.6 安装测试及相关的问题272

10.6.1 对安装过程进行测试272

10.6.2 对目标系统的网络通信进行标准测试273

10.6.3 对目标系统进行xPC目标的网络工作情况检测274

10.6.4 采用直接的命令调用重启目标机275

10.6.5 创建和下载目标应用程序275

第11章 xpC目标的基本应用276

11.1 Simulink模型的仿真276

11.1.1 载入仿真程序276

11.1.2 用Simulink图形化界面运行仿真276

11.1.3 通过MATLAB命令行进行仿真277

11.2 创建xPC目标应用程序278

11.2.1 启动目标PC机278

11.2.2 设置仿真参数279

11.2.3 创建和下载目标应用程序282

11.3 对目标程序进行控制283

11.4 对xPC目标程序进行信号监视284

11.5 对xPC目标程序进行信号记录284

11.5.1 使用xPC目标图形界面进行信号记录285

11.5.2 使用MATLAB命令进行信号记录286

11.6 对xPC目标程序进行信号跟踪288

11.6.1 使用xPC目标的图形用户界面进行信号跟踪288

11.6.2 使用xPC目标的目标管理器进行信号跟踪291

11.6.3 使用MATLAB命令进行信号跟踪294

11.7 对xPC目标程序进行参数调整297

11.7.1 使用MATLAB命令进行参数调节297

11.7.2 使用Simulink外部模式调节参数298

第12章 xPC目标的高级应用301

12.1 使用xPC目标的I/O设备驱动模块301

12.1.1 xPC目标I/O设备驱动模块301

12.1.2 将I/O设备驱动模块添加到模型中301

12.1.3 定义I/O设备驱动模块的参数305

12.2 使用xPC Target Scope模块306

12.2.1 xPC Target Scope模块306

12.2.2 将xPC Target Scope模块添加模型中306

12.2.3 定义xPC Target Scope模块参数308

12.3 目标机命令行界面309

12.3.1 使用xPC目标对象的方法和属性309

12.3.2 xPC目标对象的方法和属性310

12.3.3 示波器对象方法和属性311

12.3.4 在目标机上使用变量及相应的命令312

12.4 使用xPC目标的Web交互界面313

12.4.1 与Web界面进行连接313

12.4.2 Web界面主页的使用313

12.4.3 改变WWW属性314

12.4.4 使用Web浏览器观察信号315

12.4.5 在Web浏览器中使用Scope模块315

12.4.6 使用Web界面察看和改变参数316

12.4.7 改变Web浏览器的访问级别316

第13章 xPC嵌入式代码选项模块317

13.1 xPC目标嵌入式选项317

13.2 更新xPC目标环境319

13.3 创建DOS系统启动盘321

13.4 使用DOS载入器目标应用程序321

13.4.1 生成DOS载入器的目标启动盘321

13.4.2 创建DOS载入器的目标应用程序322

13.5 创建单机目标应用程序323

13.5.1 创建单机模式的目标应用程序323

13.5.2 创建单机模式的目标启动盘323

13.5.3 在单机模式下使用xPC Target Scope模块324

第14章 xPC目标在卫星姿态控制系统中的应用326

14.1 卫星姿态控制系统的基本情况326

14.1.1 卫星姿态控制系统基本构成及相关的数学模型326

14.1.2 卫星姿态控制系统特性参数329

14.1.3 姿态控制系统控制器设计330

14.2 卫星姿态控制系统的数学仿真及分析330

14.3 姿态控制半物理仿真系统的方案设计和技术实现331

14.3.1 半实物仿真系统总体方案设计331

14.3.2 卫星姿态控制实时仿真系统设计333

14.3.3 半物理实时仿真系统336

第Ⅲ部分 dSPACE实时系统平台的应用339

第15章 dSPACE实时仿真系统介绍339

15.1 dSPACE仿真系统简介339

15.1.1 dSPACE简介339

15.1.2 dSPACE实时仿真功能340

15.1.3 基于dSPACE的控制系统开发步骤342

15.2 dSPACE软件产品介绍343

15.2.1 代码生成及下载软件343

15.2.2 测试软件343

15.3 dSPACE硬件产品介绍345

15.3.1 智能化的单板系统345

15.3.2 标准组件系统346

15.4 dSPCE的简单应用范例347

第16章 RTI/RTI-MP及其应用351

16.1 RTI和RTI-MP的使用351

16.1.1 怎样调用RTI提供的模块351

16.1.2 为程序创建过程选项设置默认值352

16.2 接入I/O设备模块354

16.2.1 dSPACE系统I/O模块命名规范354

16.2.2 PHS总线地址和板卡号355

16.2.3 加入I/O模块355

16.2.4 数据类型及其选用357

16.3 任务处理357

16.3.1 任务处理规则358

16.3.2 由定时器驱动的任务361

16.3.3 由事件驱动的任务365

16.3.4 改变任务的特性369

16.3.5 溢出情况的处理370

16.3.6 定义后台任务371

16.4 模型的建立和下载371

16.4.1 模型代码生成和下载的基本知识371

16.4.2 规定程序创建过程的选项372

16.4.3 生成实时代码及下载373

16.4.4 重新生成用户的C代码374

16.5 外部仿真375

16.5.1 开始外部模式仿真375

16.5.2 通过外部仿真下载参数376

16.5.3 停止外部的仿真376

第17章 dSPACE综合实验和测试环境——ControlDesk软件工具377

17.1 ControlDesk快速入门377

17.1.1 相关的术语和文件类型377

17.1.2 ControlDesk窗门378

17.1.3 实时应用程序的处理381

17.1.4 实验文件(.CDX文件)的操作382

17.1.5 ControlDesk应用入门383

17.2 创建仪表面板389

17.2.1 创建仪表面板工具389

17.2.2 布置仪表391

17.2.3 连接变量396

17.2.4 保存/下载仪表面板397

17.3 使用仪表面板398

17.3.1 捕获数据398

17.3.2 打印数据曲线401

17.3.3 参考数据管理器402

17.4 批量修改参数403

17.4.1 参数编辑器基本构成403

17.4.2 处理参数文件405

17.4.3 访问平台参数405

17.5 ControlDesk中Simulink平台上的仿真407

17.5.1 建立Simulink模型408

17.5.2 设置Simulink属性408

17.5.3 系统描述文件的建立409

17.5.4 仪表面板的复用409

17.5.5 分配参数文件至另一仿真410

第18章 dSPACE系统在卫星姿态确定系统中的应用411

18.1 星敏感器的姿态确定系统数学仿真411

18.1.1 星敏感器姿态确定系统概述411

18.1.2 姿态确定系统设计412

18.2 星敏感器姿态确定系统半物理仿真416

18.2.1 半物理仿真系统416

18.2.2 半物理仿真实验结果418

第Ⅳ部分 附录421

附录A 依赖于绝对时间的Simulink模块421

附录B RTW术语表423

附录C xpc目标环境426

C.1 xpc目标环境426

C.1.1 xpc目标环境属性426

C.1.2 xPC目标环境函数428

C.2 使用xpc目标环境属性和函数429

C.2.1 获得环境属性列表429

C.2.2 存储和载入环境属性429

C.2.3 通过图形界面改变环境属性430

C.2.4 通过命令行改变环境属性431

C.2.5 通过图形界面生成目标启动盘431

C.2.6 通过命令行生成目标启动盘431

C.3 系统函数432

C.3.1 图形用户界面函数432

C.3.2 测试函数432

C.3.3 xPC目标演示函数432

C.4 环境和系统函数433

附录D 设备驱动程序源代码439