[Matlab] C_MEX_S学习总结

[Matlab] C_MEX_S学习总结

总流程：
方法开始之前为定义

#define S_FUNCTION_NAME  Fcn  //这里把文件名修改为Fcn
#define S_FUNCTION_LEVEL 2
#define INPUT_NUM n	 //输入端口的数量
#define OUTPUT_NUM n  //输出端口的数量
#include "simstruc.h"
#include <math.h>
//定义 变量和函数如：
double  Ts;
double  para1,para2;

S-Function包含以下几个子方法

1、static void mdlInitializeSizes(SimStruct *S)

说明：初始化模块
（1）设置界面参数的初始化；
ssSetNumSFcnParams(S, n);此函数是从GUI界面读入参数的，其中n表示界面设置的函数个数；
ssSetNumContStates(S,0); 此函数表示读入的参数中连续量的个数；
ssSetNumDiscStates(S, n);此函数表示读入的参数中离散量的个数；一般都是离散量
（2）设置输入的初始化；
ssSetNumInputPorts(S, INPUT_NUM)；此函数判断输入接口的个数是否和模块中设置的一样，一般在最前面的申明当中定义输入接口的个数，申明方式为：#define INPUT_NUM 1，其中表示只有一个输入接口。如下

ssSetInputPortWidth(S, 0, 2); 表示输入变量的维度是多少。其中2表示输入的为2维数据，如下图所示，虽然只有一个输入接口，但是却有两个数据，因此，维度设为2.

ssSetInputPortRequiredContiguous(S, 0, true); 设置输入接口的访问方式，true就是临近访问，这样指针的增量后就可以直接访问下个input端口。
（3）设置输出的初始化；
ssSetNumOutputPorts(S, OUTPUT_NUM)；此函数判断输出接口的个数是否和模块中设置的一样，一般在最前面的申明当中定义输出接口的个数，申明方式为：#define OUTPUT_NUM 1，其中表示只有一个输出接口。如下

ssSetOutputPortWidth(S, 0, 2); 含义和输入的一样，可以互相参照。
（4）设置采样时间的个数
ssSetNumSampleTimes(S, 1);设置采样时间的个数，一般设置为1，表示只有一个采样时间。

2、static void mdlInitializeSampleTimes(SimStruct *S)

说明：设置采样时间
ssSetSampleTime(S, 0, CONTINUOUS_SAMPLE_TIME);
其中，第二个参数0表示第一个输入端口的采样时间，CONTINUOUS_SAMPLE_TIME表示跟随系统的采样时间。也可以按照需求，设置采样时间。

3、 static void mdlInitializeConditions(SimStruct *S)

说明：初始化工作向量的状态值。
表示对头文件中定义的变量进行初始化处理，
例如：
头文件中定义了变量：A,B,C三个参数，这三个参数为GUI界面所读取而得的参数，后边会用到这些参数，但是需要对这些参数进行初始化，因此，可以在此函数中进行处理，然后将其赋值给一个指针变量，在后面的子方法中应用时，直接调用指针即可。
double *para = ssGetRealDiscStates(S); // 读取GUI中的参数，将这些参数全部赋值给一个指针。
para[0] = A+1; para[1] = B+ 2;para[1] = C+ 3// 对参数进行处理。

4、static void mdlStart(SimStruct *S)

说明：在仿真开始时初始化工作向量及变量的属性。
mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,0))表示从GUI界面获取参数变量，0表示第一个参数，1表示第二个变量。获取到的变量参数后，交由mdlInitializeConditions函数来处理。将其变为统一的指针变量。

A = *(mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,0)));
B = *(mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,1)));

5、static void mdlOutputs(SimStruct *S, int_T tid)

说明：计算模块的输出，此部分主要涉及算法部分，在算法开始时，需要三个函数分别读取GUI的参数、输入端口参数、输出端口的参数。
（1）double *para = ssGetRealDiscStates(S);为读取GUI的参数，并将参数定义为double类型。也可以依据情况定义为real_T(float)类型。
float:占4个字节
double: 占8个字节
const real_T表示恒定不变的float类型。
（2）const double *u = (const double*) ssGetInputPortSignal(S,0);为读取输入端口的数据其中u为指针变量，与输入端口中数据维数有关。
（3）double *y = ssGetOutputPortSignal(S,0); 为输出数据，其中0表示第一个输出端口，y可以为不同维数的输出值。

6、static void mdlUpdate(SimStruct *S, int_T tid)

说明：更新离散状态变量的子方法
一般为：

 double *para = ssGetRealDiscStates(S);
      para[0] = A ;
      para[1] = B;

进行更新第5步骤中改变的参数，并以指针的方式将这些变量存入。

7、static void mdlTerminate(SimStruct *S)

终止程序。

编译程序后，在命令行窗口输入：mex 文件名（Fcn）.c，即可生成文件名.mexw64（64位matlab）文件，S-Function模块就可以进行调用了。若是32位matlab则会生成 文件名.mexw32文件。

#define S_FUNCTION_NAME  Fcn //这里把文件名Fcn
#define S_FUNCTION_LEVEL 2
#define INPUT_NUM 1
#define OUTPUT_NUM 1

/*
 * Need to include simstruc.h for the definition of the SimStruct and
 * its associated macro definitions.
 */
 
#include "simstruc.h"
#include <math.h>


//定义 变量和函数如：
double  C;
double A,B;


/*====================*
 * S-function methods *
 *====================*/

/* Function: mdlInitializeSizes ===============================================
 * Abstract:
 *    The sizes information is used by Simulink to determine the S-function
 *    block's characteristics (number of inputs, outputs, states, etc.).
 */

static void mdlInitializeSizes(SimStruct *S)
{
    //这个函数用来设置输入、输出和参数的
    
    ssSetNumSFcnParams(S, 3);  /* 设置参数个数，这里为3 */
    if (ssGetNumSFcnParams(S) != ssGetSFcnParamsCount(S)) {
        /* Return if number of expected != number of actual parameters */
        return;
    }

    ssSetNumContStates(S,0);     //设置连续状态的个数，缺省为0
    ssSetNumDiscStates(S, 3);     //设置离散状态的个数，缺省为0；

    if (!ssSetNumInputPorts(S, INPUT_NUM)) return;   //设置输入变量的个数，这里为1
    ssSetInputPortWidth(S, 0, 2);                //设置输入变量0的维数为2
    ssSetInputPortRequiredContiguous(S, 0, true);   //设置input0的访问方式，true就是临近访问，这样指针的增量后就可以直接访问下个input端口了

    
    /*
     * Set direct feedthrough flag (1=yes, 0=no).
     * A port has direct feedthrough if the input is used in either
     * the mdlOutputs or mdlGetTimeOfNextVarHit functions.
     */
     
    ssSetInputPortDirectFeedThrough(S, 0, 1);       // 设置输入端口的信号是否mdlOutputs函数中使用，这儿设置为true。

    
    if (!ssSetNumOutputPorts(S, OUTPUT_NUM)) return;   //设置输出变量的个数，这里输出变量的个数为1
  ssSetOutputPortWidth(S, 0, 2); 

    
    ssSetNumSampleTimes(S, 1);      //设置采样个数，此处为1s。

    /* Specify the sim state compliance to be same as a built-in block */
    ssSetSimStateCompliance(S, USE_DEFAULT_SIM_STATE);

    ssSetOptions(S, 0);
}



/* Function: mdlInitializeSampleTimes =========================================
 * Abstract:
 *    This function is used to specify the sample time(s) for your
 *    S-function. You must register the same number of sample times as
 *    specified in ssSetNumSampleTimes.
 */
static void mdlInitializeSampleTimes(SimStruct *S)      
{
    ssSetSampleTime(S, 0, CONTINUOUS_SAMPLE_TIME);//继承系统采样时间
    ssSetOffsetTime(S, 0, 0.0);

}



#define MDL_INITIALIZE_CONDITIONS   /* Change to #undef to remove function */
#if defined(MDL_INITIALIZE_CONDITIONS)
  /* Function: mdlInitializeConditions ========================================
   * Abstract:
   *    In this function, you should initialize the continuous and discrete
   *    states for your S-function block.  The initial states are placed
   *    in the state vector, ssGetContStates(S) or ssGetRealDiscStates(S).
   *    You can also perform any other initialization activities that your
   *    S-function may require. Note, this routine will be called at the
   *    start of simulation and if it is present in an enabled subsystem
   *    configured to reset states, it will be call when the enabled subsystem
   *    restarts execution to reset the states.
   */
  static void mdlInitializeConditions(SimStruct *S)
  {
      double *para = ssGetRealDiscStates(S);
      para[0] = A + 1;
      para[1] = B + 2;
      para[2] = C;
  }
#endif /* MDL_INITIALIZE_CONDITIONS */



#define MDL_START  /* Change to #undef to remove function */
#if defined(MDL_START) 
  /* Function: mdlStart =======================================================
   * Abstract:
   *    This function is called once at start of model execution. If you
   *    have states that should be initialized once, this is the place
   *    to do it.
   */
  static void mdlStart(SimStruct *S)
  {
      A = *(mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,0)));
      B = *(mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,1)));
      C = *(mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,2)));
  }
#endif /*  MDL_START */

  
//这里填入相关的运算、算法等
/* Function: mdlOutputs =======================================================
 * Abstract:
 *    In this function, you compute the outputs of your S-function
 *    block.
 */
static void mdlOutputs(SimStruct *S, int_T tid)  
//这里填入相关的运算、算法等
{
     double *para = ssGetRealDiscStates(S);
     const double *u = (const double*) ssGetInputPortSignal(S,0);
     double *y = ssGetOutputPortSignal(S,0); 
     
     A = para[0]; 
     B = para[1]
     y[0] = A*u[0]+5;
     y[1] = B*u[1]+3;
 
}

#define MDL_UPDATE  /* Change to #undef to remove function */
#if defined(MDL_UPDATE)
  /* Function: mdlUpdate ======================================================
   * Abstract:
   *    This function is called once for every major integration time step.
   *    Discrete states are typically updated here, but this function is useful
   *    for performing any tasks that should only take place once per
   *    integration step.
   */
  static void mdlUpdate(SimStruct *S, int_T tid)
  {
      double *para = ssGetRealDiscStates(S);
      para[0] = A;
      para[1] = B;
      para[2] = C;
  }
#endif /* MDL_UPDATE */



#define MDL_DERIVATIVES  /* Change to #undef to remove function */
#if defined(MDL_DERIVATIVES)
  /* Function: mdlDerivatives =================================================
   * Abstract:
   *    In this function, you compute the S-function block's derivatives.
   *    The derivatives are placed in the derivative vector, ssGetdX(S).
   */
  static void mdlDerivatives(SimStruct *S)
  {
  }
#endif /* MDL_DERIVATIVES */



/* Function: mdlTerminate =====================================================
 * Abstract:
 *    In this function, you should perform any actions that are necessary
 *    at the termination of a simulation.  For example, if memory was
 *    allocated in mdlStart, this is the place to free it.
 */
static void mdlTerminate(SimStruct *S)
{
}


/*=============================*
 * Required S-function trailer *
 *=============================*/

#ifdef  MATLAB_MEX_FILE    /* Is this file being compiled as a MEX-file? */
#include "simulink.c"      /* MEX-file interface mechanism */
#else
#include "cg_sfun.h"       /* Code generation registration function */
#endif

最后

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