Simulink／RTW下xPC_Target的S函数驱动模块开发

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1、| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/第3期M2期）2007年（5舟机械工餐与自劝牝MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNa. 3Jun.文章编号；1 fi726413(2007) 03-0060-03| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/Simulink/RTW下xPC Target的S函数驱动模块开发赵亚明，马旭东东南大学，江苏粛京 210096）摘要：MaihWorks 司捉供了 一吓基于RTW的x PC Tur枣叽便用xPC Target *用户可啦将一台PC机转变 为一个实时系统，成实现对外部0设番的实时控制，xP

2、C Target A外部I/O设讦提供了部井驱动但也支 持其它I/O设备的连接*这需喪用户编写盟动換块来实现对设番的接人.以研祥PCLB1RHD为側，介绍了骊 动橫块的实现过程黄豪询：xPC Tmtrcu $曲驰动搏块中團分类号：TP273文哉标识码：A| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/收詢 Fl 期，?QO6-O7-O5i 静回日期:2007-0,1-12柞密間介。超亚明大同人皿贞十研究生*研究方向沟PC坏境下的实时忻乩Lj控倒*0引言传统的控制系统设计需经系统建模、算法设计、仿 真、软硬件设计和现场调试等阶段。作为检验系统动 静态特性、了轴调节器各项参数变化对系统特性

3、诺响 的手段.仿真是其中非常重要的一个步骤。应用实时 在线仿真（半实物仿真）仿真条件更接近于实际情况 在实验室中即可对设计的控制器性能进行检验和關 试、有利于开发新型控制系统和算袪，诚少了现场调 试时间&美国MathWorks开发的MATLAB软件产鬲.是 目前世界各国科学研究与工程设计领域普遍采用的标 准设计软件。RTW是MathWorks系列软件的重:要组 成部分，RTW与MATLAB其它粗件无缝连接，为系 统完成不同功能的实时操作实验提供了方便* RTW 主要有两种实时仿宜和开发平台xPC和 dSPACE, dSPACE实时仿克系统需要专门的哽件系 统与软件环境投资相对较大，而xPC：实

4、时仿真环境 则比较容易实现.xPC Tkci可用于产品原型开发*测试和配賢实 时系统xPC Target采用了宿主机一目标机的技术途 铠*即“双机”模式*宿主机和目标机可以是不同类 型的计算机。其中，宿主机用于运行SimMuik.目标 机则用于执行所生成的代码“ xPC支持的日标计算机 有台武机、工业计算机、PC104、PC104+、CompactPCl 计算机等在xPC Target环境下.用户用Simiilink樸块来 创建模型并进行非实时仿真.燃启用RTW和C编译 器来生成可执行代码并将其在第二个PC兼容机上实 时地运行*以这种方式，用户只要安装相关的软件、一 个编译器ffl I/O设备

5、板*就可以将一个PC作为一亍 实时的操作系统来实现控制。xPC Target环境具有丰 富的T/O设备驱动模块库.并且允许用户自己编写扩 展I/O设备驱动这为用户使用xPC Target的实时环 境带来了方便。在xPC Target下写驱动和在 Windows环境卜写驱动是不同的.xPC Target的内核 更加简洁，并且没有Windows操作系统那样的分层结 构。本文以实例说明在kFC Target环境下如何解决驱 动程序的编写*I xPC 1arget环境下驱动的结构在编写xPC Target环境下的驱动之前，应该理解 以下几个问题；Srnndmk引擎是如何工作的中怎 样写一个非内嵌S函数

6、*掌握一定餉实时工具箱的 基础内容匸了解板是如何工作、编程以及访问 的宇有一定PC hardware基础*卒文以研祥PCLS18HD为例来说明如何在xPC Target T解决驱动的编写问题，板卡为ISA端口，本 文只列写了 A/D撓块* D/A模块与此类似口 L 1 设播脑动模块的设置设置设备竖动模块首先要解决以下几个问题匕 定义人口函数；定义$函数级别为氛以便于利用S 函数提供的全部特性；include 5imulinkhMt文 件 simuiink. h 对结构 SimSiruct（Simultnk 数据结构 和相关的访问宏进行了定义*笄indudc id xpeimport. h 文件

7、 io_ xpcimport. h 则包含了 xPC2007年第3期赵亚明、等：Siinulirtk/RTW T xPC Target S摸晏幵掘Target环境下对I/O的操作函数为了对釆样时间及釆样通道进荷灵活的设養*可 以将这两个參数定义由函数对话框输人*因此需要 以下的宏士#(iHine CHANNEL-ARG 阳0出Fen刊珂皿山“a define SAMPLETME*.PARAM (fisGetSFfnParBni(S. 1)/* 转换$函数售数为无新号整里变就 “Uddine NUM-CHANNEL (1)#d=hnC HASE0x240足長甚雎址为 0x240 * /1-2 诛

8、备軀动樓块的实现设备驱动模块实现的流程图见图人以下对驱动 模块中备主要函数进行介绍，这里我们只给岀相对复 杂的mdlStart以及mdlOutputs函数的代码。开抽mdllnitin izeSize函数11 niliali zeSamp lei iuu两埶(设程序曹间)1r1KlLQucpmls 函数(辅山函故)rimdlTeiuiina le:(终止函鲨)S 1设备驱动撲块实现的谎程图 mdllnitialiaeSize 函数用于指定 SimStruct 中 不同参数的大小，如模块输岀端口的数冃.可以对5函 数骡动模块对话框输人参数逬行检验.对吕函数的输 人、输出函数进行校笑，井设赶橈块的

9、连续、离散状 态数为X该函数比较简单且冗长，因此不再具体列 出$(2在mdllniti日li在加mplETimf?橈块实现釆样值 的设置.(3)函数mdlStart是一个可选函数。该参数在模 型执行的开始被一次调用.常用干对硬件进行初始化* 由于该函数访问硬件，所以应根据实时代码或仿克使 用条件性编译.在mdlStan函数中，设匡了 A/D输人 范围为一10,卩几木例程釆样软件为触发模式.因 此需要对BMA. FIFO进行关闭操作。mdlStart函数 的代码如下：#dtfint MDL-S rARTstatic void iTKilSlaTt (SinkStruc * Sn MATLAB_M

10、FX_FILE/ uinl_T/ * Sttup ADC TRL PflrflmetErs * /rl32eChitB(unjiigned shorf)(ilASE +12)*0) j / * 提 dnut * / rb2OuLpB(unsiened short) (ttihtdd MATLAB MEX.FTLEulhe-T iuint_rr baeAddr BASEirtil -T * y b re&ffor (i-0TiNUM_CHANNEL；irT)(y sGelOutiiJTPcrlSignalfSxi) irl32eJnpB (t unsigned short ) BASE + LO

11、 ) * NUM- CHANNELh址宦输丸涌迴号“rh2eInpB( unsigned short) (baeAddr + 10)/ * 以牧件 Jtt发壌式融規转换*/res = rl32eIripW ( ( unsigned short J (LasEAddr +) i / * 庵采样值/rlj2#lnpB( (unsigned i /* bigbr input * /XI etkIJ(5) ADC设备驱动程序通常将mdlTerminatc 数体现为一个空程序体“在DAC设备驱动趕序中，通 常要将设备通道输出值设定为X2 $函数驱动模块的实现步骤首先对以上源代码在MATI.AB6- 5环

12、境中运行 mex my _pcl818hd* c进行编译丫生成MEX文件*在 Windows环境下为dll文件“在 Simulink 中的 Us2r-Defined Functions 的 Block Parameters中写人S函数的名称及S函数的参 数名称，见图2,对S函数的参数进行封装后可以输人5函数参数| 维普资讯 h ttp:/2007年第工期| 维普资讯 h ttp:/Fiwplt tim卩(JIph4fl*ttMC|曲IpAt . JFrHii l*ri nunb-tr flf chvbTili图3 S苗数封装誓數itlt J1C 1181 ilI,S Funct fora的值,

13、见图3.这样用户通过封装S碉数模块加人自定丈图标、 对话框和初始化命令,从而为设涪驱动模块提供一牛 Simulink环境下的图形用戶界面。在本文程序中.E售磬U “ 3迪.StwllDnIk厂血!蛀blfek Blocks, 紗 bf written in Br F.Fortran Ad 祸占M SfuJieliitrhdw4suid 1*tss*d fie th* S- fme 11 or?ibytV ih 僅pc*iin lbS_白Uri i ldS亠啊weii4n pur tlri.I .(W.CKAWyiFL. tSAPPJJT JIflff rWtPLJ.Ora?J图25谄数撲块義数

14、Sinwlink使用者可以输人采样通道数t本驱动中一个 通道对应个驱动模块的输出)、采样时阿参数对参数逬行设置之后.Sjmuhnk模型的显示如图 4所示*Oucl區！ S函数驱动模块经过与硬件的连接测试，驱动模块在xPC Targci 环境下工作良好。3小结在潘要进荷数据采集的情况下.可议使用生函数 模块来实现数据采集卡的A/T). D/A祷换、从而实现 和规件的交互.本丈通过自已编写的菠动程序对外部 输人的模拟信号进行转换.读入计算机进行处理.对 于自行设计的或购买时MATLAB并未提供驷动程序 的板卡、在xPC Target环境下用于采集、控制等用途 时*我心可议通过这种方法来实现基于MA

15、7-LAB/ Stmulirik的实时仿亮与实时控制“舂考文献：11畅济系统实时仿直幵发环境峙儘用皿丄北京：清华大 学出版社2OO2.12.1械陵马松辉隈刖ulink建撲与仿真何.西安四安电子抖技大学出版社，2呦氏| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/Development of S-Function Driver Model ofxPC Target Under Simulink/RTWZHAO Ya ming,MA Xn-dunuLSoutEmaI LJniversity. Nujin呂 Pl0096 *Chin)Abstract ； Math Works Company

16、 provides rhe technolugy of rtal time imuLation nd rontrol unh-r the tnvirtinment of MATLAB/ Simu Link. Making iwv of xPC Tnrgti, mrnrnfi a person cemipurtr into 衣 reHl-liniv siysrthni + it can iraplemcnl real-rime cnnfrol of extern) I/O dr vice. xPC Tiirgirr provides partly driver for xtrrnsl I/O deviceshui oiher dcvitts need pruErfim far its driverTEtkin Pt 1.-81 BHDfor empl Jhm ； primer 3. FEM : stnriuntion