Simulink中封装子系统

学习目的：

• 使用simulink封装一个子系统，并将封装子系统放入到自定义的库中，可供建模时重复使用

---

功能：封装一个能够检测输入信号下降沿跳变的边沿检测模块，该模块可支持双击时修改内部参数。封装完成后，将封装好的模块添加到自定义的simulink库中，方便建模日常使用

Matlab版本：2018a

1、封装子系统的创建

1.1 功能模型的搭建

创建如上所示的模型，该模块实现了下降沿检测的逻辑功能，其中date store memory模块用于存储输入信号的上一次状态。当输入信号值为0，且保存的上一次的输入信号为1时，检测为下降沿，输出为1。由于需要先获取输入信号的上一次状态，所以应该先读取保存的上一次输入信号的状态，因此date store memroy模块的优先级必须设置为先读后写，也就是上面的读模块在执行时的优先级要比将当前状态保存到date store memory模块要高。

优先级的设置可以通过鼠标右击要修改的模块，选择弹出的选项栏的倒数第二行的Properties，弹出如下图所示的对话框，在Priority选项中进行设置，优先级值越小代表优先级最高。优先级的设置也可以通过后面讲述的方法进行设计。

(PS：模块的颜色可进行自定义设置，鼠标右击——》弹出栏的Format——》Background Color)

1.2 子系统创建Mask

创建Mask的好处有很多，比如在使用模块时可以通过鼠标双击封装的模块，在弹出的对话框中对内部的一些参数进行设置。就像现在要封装的下升沿检测模块，使用时我们想对里面的保存上一次输入信号状态的data store memory模块进行命名。此时，我们就可以在创建mask中新建一个输入栏，将这个输入栏获取的输入字符串和模块内部的date store memory名称联系到一起。在每次使用时，双击模块在弹出Mask窗口的输入栏中输入要给Data store memory起的名称，它会自动作用到子系统内部data store memory。

创建Mask前，须先将1.1中搭建的功能模型封装成子系统，通过Ctrl+G快捷键完成。创建子系统完成后，删除子系统外的输入输出端口，如下所示：

选中子系统，通过Ctrl+M快捷键创建Mask，弹出相应的mask设置对话框，下面对弹出对话框的内容进行设置

1）设置Icon&Ports选项

① Block frame：设置模块的边框是否可见

② Icon transparency：设置图标是否透明

③ Icon uinits：设置图标单位，这里选择的是归一化，即范围[0 1]

④ Icon画图命令设置，使用plot绘制了对话框左下角下降沿箭头图标。可支持绘制命令如下所示：

绘制命令	说明	语法示例
color	更改后续封装图标绘制命令的绘图颜色	color('red'); port_label('input',1,'In')
disp	在封装图标上显示文本	disp('Simulink')
dpoly	在封装图标上显示传递函数	dpoly([0 0 1], [1 2 1], 'z')
droots	在封装图标上显示传递函数	droots([-1], [-2 -3], 4)
fprinf	在封装图标上居中显示变量文本	fprintf('Sum = %d', 7)
image	在封装图标上显示 RGB 图像	image('xxx.jpg')
patch	在封装图标上绘制指定形状的彩色补片	patch([0 10 20 30 30 0], [10 30 20 25 10 10],[1 0 0])
plot	在封装图标上绘制由一系列点连接而成的图形	plot([10 20 30 40], [10 20 10 15])
port_label	在封装图标上绘制端口标签	port_label('output', 1, 'out')
text	在封装图标上的特定位置显示文本。 您必须在 Icon units 框中选择 Pixels。	text(5,10, 'Simulink')
block_icon	将包含在子系统中的模块的图标提升到子系统封装	block_icon(BlockName)

2）设置Parameters & Dialog选项

① 在Mask对话框中添加Edit

② 设置Edit对话框的提示语

③ 创建Edit对话框变量，输入Edit对话框内容将保存在该变量中

④ Edit对话框变量的初始值

⑤ 不进行勾选

⑥ Tunable：设置仿真时参数不能进行修改

⑦ 设置Edit的回调函数，EF_DataStore_cbFn(gcb)，gcb代表当前的block句柄

创建一个EF_DataStore_cbFn.m文件，Edit回调函数的内容如下：

function EF_DataStore_cbFn(currentBlock)

maskDSName = get_param(currentBlock,'dsName');
set_param([currentBlock '/Data Store Read'], 'DataStoreName',maskDSName);
set_param([currentBlock '/Data Store Read'], 'Priority','1');
set_param([currentBlock '/Data Store Write'],'DataStoreName',maskDSName);
set_param([currentBlock '/Data Store Write'],'Priority','2');

end

回调函数在对话框中的参数改变时被调用，在回调函数中获取Edit输入的名称，将该名称赋值给Data Store memory的读写模块，并设置了读写优先级，如在前面手动设置优先级后，此次没必要再进行设置。

⑧ Edit提示语的位置，选择在Edit的上面

3）设置Documentation选项

Documentation选项中是对封装模块功能的一些描述，当双击封装模块，填充的mask对话框中会显示这些描述信息内容。help中的编辑内容只在查看封装模块的help选项时，才能被看到

4）创建Mask完成后效果

2、将封装模块添加到自定义库中

1）新建一个simulink Lib，将封装的模块拷贝到新建库里2）重新修改mask参数

勾选Mask的Initialization选项中的allow library block to modify its contents

勾选上该选项后，建模时使用到该库中的这个模块时，可以通过Mask中创建的Edit给下降沿里保存信号的Data Store memory重新命名

注：如果是在simulink库中直接创建封装模块，而不是用上述的先在model里创建模块，然后再拷贝封装模块到库里，这时可以创建mask时可直接勾选上该项

3）修改封装模块显示名称

建模时，模型中可能会使用多个下降沿检测模块，为便于观察是否有不同的下降沿检测模块使用相同名的Data Store Memory，从而造成不必要的错误。可以设置使用Edit输入名称作为模块显示名称，通过以下两步进行设置：

3)-1 鼠标右击封装模块，选择Format——》Show Block Name——》off

3)-2 鼠标右击封装模块，选择Properties——》Block Annotation——》%dSName

修改后的显示如下图所示：

3）添加自定义库到Simulink Library

创建slblocks.m文件

function blkStruct = slblocks

 blkStruct.Browser(1).Library = 'LogicLib';------------------>①
 blkStruct.Browser(1).Name    = 'ucLogicLib';---------------->②

end

Matlab搜索添加目录下名为slblocks的m文件，利用该文件中的信息在Simulink Library Browser面板中添加自定义库

① 代码自定义库文件的名称

② 自定义库在Simulink Library Browser面板中显示名称

4）自定义库文件内容存放形式

为了更好的管理自定义的库，我们一般将自定义库存放到一个特点文件夹中，可将上述内容按照这种结构进行存放

MyLib
|------slblocks.m
|------Lib
       |------LogicLib.slx
       |------mask
              |------EF_DataStore_cbFn.m

注意，一定要将上述路径添加到Matlab的Path路径中，否则将出现找不到路径情况

4）添加完成效果

① Simulink Library Browser中出现了自定义库名称

② 自定义库包含我们创建的Edge_Fall模块

3、使用库，建模生成代码验证

使用自定义库，搭建一个简单模型，用于验证库封装的准确性

3.1 简单模型搭建

模拟按键按下过程检测：当按键按下，连接按键的GPIO从高电平被拉为低电平，产生下降沿，检测到这种状态代表按键按下。

2）代码生成

经代码生成配置后，生成如下代码：

经检验生成代码逻辑正确，封装的子系统符合我们所要实现的逻辑功能，达到了可重复利用封装子功能的目的

关于代码生成配置，可参考前面两篇介绍代码自动生成文章：

　　Simulink代码自动生成（一）

　　Simulink代码自动生成（二）