simulink模型生成C++代码流程

本文主要针对我在一个无人机模型的项目中遇到的问题而写，可能和读者遇到的问题有所差异，仅供参考。

0.开发环境

本文使用matlab r2021b。一般来说，matlab的新版本兼容旧版本
matlab需含有Embedded Coder功能模块，不要使用classroom license等版本(该许可证不提供Embedded Coder功能)
C++ ToolChain（本文使用VisualStudio2019，不同版本matlab支持不同的VS版本，可在中查看）

1.生成前的配置

打开slx模型文件，文件路径最好为纯英文，避免意外错误
为模型内各模块、信号等添加名称（英文），提高可读性
在APP中打开Embedded Coder
点击Settings或按Ctrl+E打开配置，以下为必须修改的选项，其他选项根据需要自行设置
- 求解器->求解器选择->类型定步长；求解器和步长根据需要设定。仿真时间及步长也是重要参数，理想的效果应是在C++中可以自由配置仿真时间，笔者正在研究，欢迎讨论
- 代码生成，以下均为在代码生成选项下的设置
  - 目标选择->系统目标文件->浏览，本文选择ert.tlc，Create Visual C/C++ Solution File for Embedded Coder，该选项可自动生成sln解决方案文件
  - 目标选择->语言，本文选择C++，->语言标准，本文选择C++11(ISO)
  - 编译过程，本文勾选仅生成代码，编译部分后续交给VS完成
  - 工具链，本文使用VS2019
- 代码生成->接口，若模型中包含continuous非离散环节，需勾选连续时间选项
- 代码生成->接口，代码接口打包选择C++类，此种模式生成的代码可读性最好，后续更改、调用也最省心
- 代码生成->注释，勾选包括注释，选择想要使用的注释。至少把simulink模块注释、simulink模块说明选上，其他的根据自己需要
1. 应用，确定
2. 点击Build下的小箭头，点击Generate Code，仅生成代码而不编译
3. 等待代码生成，生成完成后在slx所在文件夹可以找到对应的文件夹，进入后选择msvc文件夹，打开sln解决方案

2. 编译代码时的一些问题

运行调试时如果出现无法找到xxx.h，可能是移动过文件夹，或更改了debug/release配置，需重新配置项目->属性->C/C+±>常规->附加包含目录
如果使用了AerospaceBlockset中的6DOF模块，经笔者测试必定出现以下问题，编译文件时报错C2065，未声明的标识符xxx_PeriodicIndX,xxx_PeriodicRngX。

解决方法：在项目中搜索 PeriodicIndX，可以在slx同名.h文件中找到 typedef int_T PeriodicIndX_XXX_T，可以看到该名称与未声明的标识符几乎一致，浏览该头文件后可以发现，该类型仅做了声明，而未创建变量，于是在类型声明后添加变量声明即可（变量名为报错处的名称）
```
  //Periodic continuous state vector (global)
  typedef int_T PeriodicIndX_xxx_T[3];
  typedef real_T PeriodicRngX_xxx_T[6];
  
  PeriodicIndX_xxx_T xxx_PeriodicIndX;
  PeriodicRngX_xxx_model_T xxx_PeriodicRngX;
```
编译运行程序，一般可以正确运行。如果没有修改main函数，则程序不会执行任何操作。

3.代码简析

解决方案中最重要的文件为 slx同名.h 和slx同名.cpp，当需要使用模型的功能时include 同名.h即可
ert_main.cpp文件为默认生成的主文件，可以在其中修改，也可以删掉此文件自己创建新的main函数文件

同名xxx.h文件中主要为类xxxModelClass的成员变量和成员函数声明

class xxxModelClass
{
    struct xxxx_T{};//定义simulink模型中使用到的数据结构
    struct ExtU_xxx_T{};//simulink模型的输入
    struct ExtU_xxx_T{};//simulink模型的输出
    
    void setExternalInputs(const ExtU_xxx_T*){}//设置模型输入
    const ExtY_xxx_T &getExternalOutputs() const//读取模型输出
    
    void initialize();//初始化，一般为设定各种初值
    void step();//调用即可进行一步定长仿真
    static void terminate();//根据名称应该是模型终止仿真时运行的功能
    
    //构造函数和析构函数均为默认空实现
}

同名xxx.cpp中为类的成员函数的具体定义

ert_main.cpp中的主要函数功能如下

static xxxModelClass xxx_Obj;//静态全局变量，实例化了一个模型对象

void rt_OneStep(void);//模板中只是加了些注释，让用户参考其注释设计在一步仿真中进行的读写操作。若不作更改，调用效果和step()函数时一样的，进行一步定长仿真

int_T main(int_T argc, const char *argv[]){}//标准的控制台程序主函数，函数中依次调用了初始化initialize，循环仿真step，终止terminate，即为进行一次（不是一步）完整的仿真

4.在自己的C++工程中调用simulink模型

其实读了ert_main.cpp的代码后，感觉直接对其修改就好了，在rt_OneStep函数中设计自己每一步想要实现的操作，如保存每一步的输出，设置新的输入，主函数也直接用稍作更改即可。

不过考虑到大家可能只是在一个大项目中要调用其中一些功能，而不是将其作为主函数，笔者在这里依据自己的理解介绍下调用simulink模型的必须步骤

#include"XXX.h"//包含slx同名头文件
//需要注意，除了在生成的msvc文件夹内的头文件，程序实际上还include了一些官方自带的头文件，需要参考生成的sln的项目附加包含目录，将其添加到你的工程项目中，以下贴出我的目录路径，供参考
/*
E:\Program Files\MATLAB\R2021b\extern\include
E:\Program Files\MATLAB\R2021b\simulink\include
E:\Program Files\MATLAB\R2021b\rtw\c\src
E:\Program Files\MATLAB\R2021b\rtw\c\src\ext_mode\common
E:\Program Files\MATLAB\R2021b\rtw\c\ert
*/


static xxxModelClass xxx_Obj;//实例化一个模型对象，这里参考官方main函数使用了static声明，不使用也是可以的

xxxModelClass::ExtU_xxx_T myInput;//存放模型输入
xxxModelClass::ExtY_xxx_T myOutput;//存放模型输出
xxx_Obj.initialize();//初始化模型，可以根据需要修改initialize函数中的内容
while(xxx)
{
    xxx_Obj.setExternalInputs(&myInput);//设置模型输入，如果只设置一次，记得放在循环外
    xxx_Obj.step();//循环进行定步长仿真，也可以用for循环，根据需要选择即可。
    myOutput=xxx_Obj.getExternalOutputs();//获取本步仿真完成时的输出
    //xxxx然后就可以对获得的输出数据进行各种操作
}
xxx_Obj.terminate();//终止仿真