📚 课程目录第4章模型数据对象与信号属性设置

4. 模型数据对象与信号属性设置

任务说明

本案例目标是在Simulink模型中定义数据对象（Simulink.Signal），为信号指定数据类型、初始值和存储类，并验证生成的C代码中变量声明与存储类设置一致。案例使用MATLAB R2021b及以上版本，无需额外工具箱。

模型数据对象定义

首先在MATLAB工作区创建两个信号对象：sig_speed用于存储车速信号（单精度浮点，初值0.0f），sig_brake用于存储制动状态（布尔型，初值false）。两个信号均设置为ExportedGlobal存储类，使生成的代码以全局变量形式导出，便于外部模块访问。

% 创建信号对象并设置属性
sig_speed = Simulink.Signal;
sig_speed.DataType = 'single';          % 数据类型：单精度浮点
sig_speed.InitialValue = '0.0';         % 初始值
sig_speed.CoderInfo.StorageClass = 'ExportedGlobal';  % 存储类：导出全局

sig_brake = Simulink.Signal;
sig_brake.DataType = 'boolean';         % 数据类型：布尔
sig_brake.InitialValue = 'false';       % 初始值
sig_brake.CoderInfo.StorageClass = 'ExportedGlobal';

% 将对象保存到基础工作区
assignin('base', 'sig_speed', sig_speed);
assignin('base', 'sig_brake', sig_brake);

模型搭建与信号关联

新建Simulink模型，添加以下模块并完成信号连接：

Inport（输入端口）：speed_raw（数据类型继承，模拟传感器原始值）
Gain（增益模块）：增益值设为0.1，用于将原始值转换为实际车速
Relational Operator（关系运算）：判断车速是否大于5.0（对应刹车阈值）
Outport（输出端口）：brake_cmd（制动指令）

关键步骤是将Gain模块的输出信号与sig_speed关联，将Relational Operator的输出与sig_brake关联。在信号线上右键选择Properties，在Signal name中填入sig_speed（或sig_brake），并勾选Signal object resolution为Resolved。模型结构如下图所示：

speed_raw --> [Gain: *0.1] --> sig_speed --> [Relational Op: > 5.0] --> sig_brake --> brake_cmd

代码生成配置与验证

完成模型搭建后，进行代码生成配置：

% 获取模型配置
config = getActiveConfigSet('my_model');
set_param(config, 'GenerateCodeOnly', 'on');
set_param(config, 'TargetLang', 'C');
set_param(config, 'SolverType', 'Fixed-step');
set_param(config, 'FixedStep', '0.01');

% 生成代码
slbuild('my_model');

代码生成后，打开my_model_grt_rtw\my_model.c文件，检查变量声明部分。预期应看到以下全局变量定义：

/* Exported block signals */
real32_T sig_speed = 0.0F;      /* 对应 sig_speed 对象 */
boolean_T sig_brake = false;    /* 对应 sig_brake 对象 */

同时，在my_model.h中应包含对应的extern声明：

extern real32_T sig_speed;
extern boolean_T sig_brake;

验证方法与判定标准

完成上述步骤后，按以下流程验证：

模型检查：在MATLAB中执行ModelAdvisor或按Ctrl+D更新图，确认无信号属性冲突错误。
代码生成检查：确认生成的.c和.h文件中存在上述变量声明，且数据类型与存储类符合预期。
外部访问验证：在另一个C文件中通过extern引用sig_speed和sig_brake，编译链接无错误，证明全局变量可被外部模块访问。

判定标准：生成的代码中sig_speed为float类型且初值为0.0，sig_brake为bool类型且初值为false；两个变量均以全局符号导出，无static限定；模型仿真结果与代码逻辑一致（车速超过5.0时制动指令为true）。满足以上条件即判定案例通过。