关于代码生成中的数据管理的分析和研究

请记得：

1. 拿正确的模型去生成代码；
2. 只对你关心的数据进行数据管理。

M数据对象的基本概念

在你的模型验证完成之后，就可以进行代码生成工作了，代码生成阶段最主要的工作就是数据管理。

前面我们说过，我们只管理我们关心的数据，对于那些无关的数据，就任由代码生成工具怎么处理吧。

数据管理的方式有好几种，我这里只介绍在工程化项目中被广泛应用的使用数据对象管理数据。这里的“数据对象”里面的“对象”二字和就是我们经常听到的“面向对象”里面的“对象”一样。没错，说白了，就是使用面向对象的方式去管理数据。

我们知道，在面向对象的编程模式下，有一个非常重要的概念——类。类是一种抽象，抽象出某一类事物共同具有的某些属性以及相关的操作（面向对象里称之为“方法”）。面向对象模式下，还有一个概念——包，包会把相关的几个类打包到一起，以便于管理。另外，就是对象，对象是类的实例，对象不再是抽象的，而是具体的，创建对象就是一个实例化过程。对象拥有类的所有属性，同时要求我们给出属性值。

Simulink在进行数据管理的时候，提供了两个包，一个是Simulink Package，另一个是mpt Package。下面以Simulink Package为例，介绍包、类以及属性的结构。

如图示，Simulink包里有两个类，一个是Signal，一个是Parameter。对于其中的每个类，都有各自的属性和方法。

数据管理基本上就是管理事先定义好的各种属性，其中，最为重要就是数据类型（Data Type）和存储类（Storage Class）。数据类型相信大家都很熟悉，这里面稍微有些麻烦的是定点数，以后我会专门介绍数据的定点化，这里就不做过多的讨论；而存储类，是影响数据存储的重要因素。模型中的信号，我们可能定义为全局变量，也可能定义为静态变量；模型中的参数，我们可以定义为常数型变量，也可以定义为宏定义；还有的数据，在一个模块中定义后，在其他模块中就不能再次定义。所有这些，都是通过定义数据对象的存储类来实现的。

M代码生成示例

下面我通过一个简单例子来介绍一下数据管理过程，模型非常简单，输出Out1等于两个输入信号In1和In2相加再乘以k。这个模型，我们的目标代码如下：

z = ( x + y ) * k ;

其中， x、y在其他模块中定义，z和k在本模块定义。

怎么做？

首先，设置代码生成工具为Embedded Coder，也就是设置系统目标文件（System Target File）为ert.tlc；

然后，数据管理：

使用信号对象管理信号

在信号线上定义信号名：鼠标双击信号线，出现编辑框之后，写上信号的名字x、y、z；

在数据字典或者Base Workspace里定义同名的信号对象：在Model Explorer里面，选中数据字典的Design Data，或者Base Workspace，然后添加三个Simulink Signal，并命名为x、y、z，设置x、y的Storage Class为Imported Extern，z的Storage Class为Exported Global；

将信号对象和信号关联起来：在信号线上，使用鼠标右键，选择Properties，然后在Properties对话框里选中Signal name must resolve to Simulink signal object，关联了信号对象的信号名前面会出现一个蓝色的叉子。

说明

鼠标右键点击信号线的方式只能对单个信号进行关联，如果想批量关联，可以在MATLAB窗口中使用如下命令：disableimplicitsignalresolution(‘mymodel’)，假如模型文件的文件名是mymodel.slx或者mymodel.mdl。

使用参数对象管理参数

定义参数：双击Gain模块，赋值为k；

定义参数对象：在Model Explorer界面下，选中数据字典或者Base Workspace，定义Simulink Parameter对象k，给出k的初始值为2，设置Storage Class为constVolatile；

Inline参数：在配置参数（Configuration Parameters）的优化选项（Optimization）里设置的信号和参数（Signals and Parameters）设置参数的inline选项。

然后，就可以按下Ctrl+B生成代码了。经过上述设置之后，我们如愿得到了我们期望的代码：

z = ( x + y ) * k ;

其中x、y为外部模块定义好的全局变量，本模块内只做了Extern声明，没有定义，z为全局变量，定义在本模块，k为加了限定词const和volatile的参数。

说明

MATLAB从R2014b开始提供了数据字典功能，将数据对象通过独立的文件进行管理。如果使用数据字典管理数据的话，数据对象需要定义在数据字典里面，并且还要有一个将数据字典和模型关联的过程，如果使用Base Workspace管理数据，和以前版本的MATLAB没有区别。

上面是一个简单的例子，更多的代码生成相关的设置，可以留意MATLAB公众号中柚籽的系列文章《怎样生成我想要的C代码》（也可以在公众号中回复【柚籽】查看），也可以在今天的第二条图文中观看我录制的代码生成视频。

最后，让我再次重复：拿正确的模型去生成代码只对你关心的数据进行数据管理