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RTW 15
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API 242
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