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工業(yè)數(shù)字化時(shí)代已經(jīng)到來，基于模型的系統(tǒng)工程和設(shè)計(jì)已經(jīng)成為工業(yè)智造的手段。數(shù)字化設(shè)計(jì)在汽車行業(yè)的需求體現(xiàn)得尤為明顯，模型作為數(shù)字化設(shè)計(jì)的主線索已經(jīng)貫穿于從產(chǎn)品概念、系統(tǒng)需求、軟件架構(gòu)、軟件實(shí)現(xiàn)到軟件組件測試、軟件集成驗(yàn)證、系統(tǒng)集成驗(yàn)證、產(chǎn)品交付的各個(gè)環(huán)節(jié)。本書既從廣度上重點(diǎn)介紹了Simulink工具平臺在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域上的廣泛應(yīng)用，又從深度上剖析了Simulink從架構(gòu)、建模、仿真、代碼生成、自動(dòng)化測試與驗(yàn)證到硬件生態(tài)建設(shè)這樣一條完整的產(chǎn)品建設(shè)思路。

本書是面向汽車電子、航空電子、工業(yè)控制、智能家電、無人機(jī)系統(tǒng)、機(jī)器人控制、電力電子等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域而撰寫的專業(yè)著作，可供相關(guān)行業(yè)的公司、研發(fā)團(tuán)隊(duì)、工程師以及高校師生參考。

第2版前言

其實(shí)我并不知道有多少讀者會閱讀前言，因?yàn)橛袝r(shí)我讀書也會直接從第1章開始閱讀，而忽略前言等部分內(nèi)容。但是這次我希望讀者能夠從此處開始，因?yàn)檫@里不僅為讀者介紹了我編寫本書的背景，而且還對自己近幾年的成長歷程做了一個(gè)總結(jié)，希望能夠幫助到讀者。

幾年前我很榮幸受北京航空航天大學(xué)出版社邀請編寫了《Simulink仿真及代碼生成技術(shù)入門到精通》(第1版)，將我在學(xué)生時(shí)代使用Simulink仿真建模以及生成嵌入式C代碼部署硬件的一些筆記整理成冊，于2015年10月出版，并在出版后不久這一消息便不脛而走，成為當(dāng)時(shí)國內(nèi)MBD電控軟件工程師所喜愛的書籍，也使得Hyowinner校長成為了我在國內(nèi)MBD工程圈內(nèi)的一個(gè)稱呼。

我很幸運(yùn)，我的書對很多人都有所幫助。通過閱讀第1版，有的讀者解決了學(xué)習(xí)、工作中的實(shí)際問題；有的讀者完成了從技術(shù)細(xì)節(jié)點(diǎn)到技術(shù)體系面的思維方式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)其在職場上的迅速提升；還有的讀者從學(xué)生成為了高校教師走上講臺，將自己所學(xué)所感向更多莘莘學(xué)子進(jìn)行傳播……一想到我的書對這么多有思想有技術(shù)的人產(chǎn)生了積極影響，就不禁感覺自己很幸運(yùn)，而這種幸運(yùn)，會促使我更加持續(xù)地去學(xué)習(xí)和了解行業(yè)以及技術(shù)的進(jìn)步，以使我能夠繼續(xù)跟大家交流并提供有效的幫助。有很多讀者通過出版社、微博、B站、網(wǎng)易云課堂等社交工具找到我的聯(lián)系方式，他們表達(dá)了對本書第1版的認(rèn)可，也跟我分享了他們自己專注的領(lǐng)域以及所做的工作和成果。我結(jié)識了非常多的優(yōu)秀讀者，他們在不斷學(xué)習(xí)，從而也迫使我不能停下學(xué)習(xí)的步伐。

在技術(shù)革新日益加速的今天，我們所掌握的技術(shù)總會過時(shí)，那么在被新技術(shù)取代之前，不如細(xì)致地將其總結(jié)出來、明快地分享出來，幫助別人，結(jié)識朋友，成就自我。我在編寫第1版的過程中已經(jīng)深深體會到，這本書我會再優(yōu)化一遍。

第2版是對第1版讀者心聲的積極反饋，讀者說第1版所使用的MATLAB版本太老了，于是我在第2版中從頭到尾均使用了MATLAB 2021b版；讀者說第1版沒有狀態(tài)機(jī)的建模講解，所以在第2版增加了一整章來講解Stateflow狀態(tài)機(jī)建模及案例（見第9章）；讀者說集成手寫C代碼為模塊時(shí)使用S函數(shù)和LCT工具都不是很方便，于是在第2版中添加了C Caller模塊的使用方法及案例（見第3章）；讀者說希望能了解基于模型進(jìn)行CAN報(bào)文的解析與打包，于是在第2版中添加了CAN Pack/CAN Unpack模塊的使用方法和案例(見第3章)；讀者說希望了解模型架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，于是在第2版中添加了模型的架構(gòu)（見第6章）；讀者說希望能讀到一個(gè)完整的MBD案例，于是在第2版中添加了VTOL的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證過程（見第16章）。此外，我還在本書中添加了很多更新的細(xì)節(jié)，等待細(xì)心的讀者細(xì)細(xì)斟酌。持續(xù)學(xué)習(xí)，未來有你！

作者

2023年8月于獨(dú)墅湖畔

第1章引言1
第2章Simulink界面介紹5
2.1Simulink是什么5
2.2Simulink的啟動(dòng)及Simulink Library Browser的介紹6
2.3模型的建立9
2.4打開既存模型10
2.5向模型中添加模塊11
第3章Simulink模塊13
3.1Simulink模塊的組成要素13
3.1.1模塊概述13
3.1.2Simulink模塊的數(shù)據(jù)元素構(gòu)成14
3.1.3Simulink模塊的朝向15
3.1.4Simulink模塊的屬性及參數(shù)15
3.1.5Simulink模塊的注解22
3.1.6Simulink模塊的虛擬性23
3.1.7Simulink模塊的采樣時(shí)間23
3.2Simulink常用模塊庫26
3.2.1In/Out模塊26
3.2.2Constant模塊30
3.2.3Scope模塊30
3.2.4四則運(yùn)算模塊36
3.2.5延時(shí)模塊42
3.2.6Relational Operator模塊46
3.2.7Logical Operator模塊47
3.2.8Switch模塊49
3.2.9積分模塊52
3.2.10Saturation模塊63
3.2.11Ground模塊64
3.2.12Terminator模塊65
3.2.13信號合并與分解模塊65
3.2.14Bus Creator模塊和Bus Selector模塊70
3.2.15Vector Concatenate模塊72
3.2.16Data Type Conversion模塊73
3.2.17Subsystem模塊75
3.3其他常用模塊76
3.3.1信號源模塊77
3.3.2信號接收模塊88
3.3.3查找表模塊93
3.3.4其他模塊97
3.3.5用戶自定義模塊102
3.3.6不同速率的轉(zhuǎn)換模塊Rate Transition模塊107
3.3.7String模塊庫109
3.3.8Merge模塊115
3.3.9C語言調(diào)用C Caller模塊116
3.3.10CAN報(bào)文處理模塊CAN Pack/CAN Unpack模塊121
第4章Simulink信號128
4.1Simulink信號概述128
4.2Simulink信號的操作128
4.2.1信號的創(chuàng)建與連接128
4.2.2信號的命名129
4.2.3信號的分支129
4.2.4信號的刪除130
4.3Simulink信號的分類130
4.3.1Scalar信號130
4.3.2Vector信號131
4.3.3Matrix信號131
4.3.4Bus信號131
4.3.5FunctionCall信號132
4.3.6尺寸可變信號132
4.3.7未連接信號133
4.4Simulink信號的屬性133
4.5Simulink信號的傳播139
第5章Simulink子系統(tǒng)142
5.1Simulink子系統(tǒng)詳解142
5.1.1子系統(tǒng)概述142
5.1.2Simulink模型的運(yùn)行順序143
5.1.3各種子系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能145
5.2Simulink子系統(tǒng)實(shí)例147
5.2.1虛擬子系統(tǒng)與非虛擬子系統(tǒng)147
5.2.2觸發(fā)使能子系統(tǒng)(條件子系統(tǒng))148
5.2.3函數(shù)調(diào)用子系統(tǒng)(條件子系統(tǒng))153
5.2.4While Iterator子系統(tǒng)(動(dòng)作子系統(tǒng))157
5.2.5變體子系統(tǒng)(選擇子系統(tǒng))160
5.2.6可配置子系統(tǒng)(選擇子系統(tǒng))162
第6章Simulink模型的仿真165
6.1模型的配置仿真165
6.1.1求解器165
6.1.2參數(shù)的配置169
6.2模型仿真數(shù)據(jù)記錄178
6.2.1信號日志179
6.2.2仿真數(shù)據(jù)觀察器181
6.3仿真的調(diào)試184
6.3.1Debugger的啟動(dòng)184
6.3.2Debugger的單步方法186
6.3.3Debugger的斷點(diǎn)設(shè)置方法190
6.4仿真的加速195
6.5模型的架構(gòu)195
6.5.1頂層196
6.5.2觸發(fā)層196
6.5.3結(jié)構(gòu)層197
6.5.4數(shù)據(jù)流層198
第7章Simulink的回調(diào)函數(shù)199
7.1什么是回調(diào)函數(shù)199
7.2回調(diào)跟蹤199
7.3模型回調(diào)函數(shù)200
7.4模塊回調(diào)函數(shù)202
7.5端口回調(diào)函數(shù)205
7.6參數(shù)回調(diào)函數(shù)206
7.7回調(diào)函數(shù)使用例程207
7.7.1打開模型時(shí)自動(dòng)加載變量207
7.7.2雙擊一個(gè)模塊來執(zhí)行MATLAB腳本207
7.7.3開始仿真前執(zhí)行命令208
7.7.4提示模塊端口的連線情況209
7.7.5統(tǒng)計(jì)模型中所有模塊的信息209
第8章Simulink模型操作自動(dòng)化212
8.1M語言控制模型的仿真212
8.1.1sim控制模型進(jìn)行仿真及參數(shù)配置212
8.1.2set_param控制模型仿真過程216
8.2M語言修改模塊屬性218
8.3M語言自動(dòng)建立模型220
8.3.1模型的建立及打開220
8.3.2模塊的添加、刪除及替換221
8.3.3信號線的添加及刪除223
8.3.4M語言自動(dòng)創(chuàng)建模型223
第9章Stateflow建模226
9.1狀態(tài)機(jī)建模要素226
9.2Stateflow狀態(tài)與遷移電梯控制實(shí)例229
9.3Stateflow之Simulink State和Simulink Function236
9.4Stateflow轉(zhuǎn)移與節(jié)點(diǎn)應(yīng)用案例用狀態(tài)機(jī)逐個(gè)處理字符240
9.5Graphical Function 并行狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)遙控狀態(tài)設(shè)計(jì)244
9.6Entry與Exit使跨層次轉(zhuǎn)移避免接觸父層狀態(tài)邊界253
9.7狀態(tài)機(jī)事件應(yīng)用RT-Thread線程狀態(tài)管理實(shí)例256
9.7.1實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)原理簡介257
9.7.2RT-Thread線程管理狀態(tài)機(jī)案例258
9.8選擇/循環(huán)語句建模方式261
9.8.1選擇語句261
9.8.2循環(huán)語句264
第10章S函數(shù)268
10.1S函數(shù)概述268
10.2S函數(shù)的類型268
10.3S函數(shù)的要素269
10.4S函數(shù)的組成及執(zhí)行順序270
10.5不同語言編寫的S函數(shù)272
10.5.1Level 1 M S函數(shù)273
10.5.2Level 2 M S函數(shù)278
10.5.3C MEX S函數(shù)286
第11章模塊的封裝313
11.1Mask Editor封裝模塊313
11.1.1封裝模塊構(gòu)成的子系統(tǒng)314
11.1.2封裝S函數(shù)編寫的模塊327
11.2編程自動(dòng)封裝模塊329
11.2.1模塊的屬性329
11.2.2使用set_param和get_param封裝模塊332
11.2.3使用Simulink.Mask類封裝模塊336
11.3使用GUIDE封裝模塊345
第12章Simulink創(chuàng)建自定義庫350
第13章Simulink自定義環(huán)境354
13.1Simulink環(huán)境自定義功能354
13.2Simulink工具欄菜單自定義354
13.3Simulink Library Browser菜單欄自定義357
13.4Simulink目標(biāo)硬件自定義359
13.5Simulink參數(shù)對話框控制362
第14章Simulink代碼生成技術(shù)詳解364
14.1模型生成代碼技術(shù)基礎(chǔ)364
14.1.1Simulink模型的C代碼生成364
14.1.2模型生成代碼的優(yōu)化365
14.1.3代碼的有效性驗(yàn)證365
14.1.4其他驗(yàn)證方法367
14.2Simulink代碼生成流程及技巧367
14.2.1傳統(tǒng)代碼生成配置方法368
14.2.2新版本代碼生成配置方法381
14.2.3代碼生成的流程392
14.2.4代碼生成方法與技巧398
第15章TLC語言444
15.1TLC的作用444
15.2TLC的語法445
15.2.1基本語法445
15.2.2常用指令446
15.2.3注釋446
15.2.4變量值擴(kuò)展符446
15.2.5條件分支446
15.2.6開關(guān)分支447
15.2.7循環(huán)448
15.2.8文件流451
15.2.9記錄451
15.2.10變量清除454
15.2.11語句換行連接454
15.2.12訪問范圍455
15.2.13輸入文件控制455
15.2.14輸出格式控制456
15.2.15指定模塊生成代碼的語言種類456
15.2.16斷言457
15.2.17函數(shù)457
15.2.18變量類型458
15.2.19操作符和表達(dá)式459
15.2.20TLC內(nèi)建函數(shù)461
15.2.21TLC命令行464
15.2.22TLC調(diào)試方法465
15.2.23tlc文件的覆蓋度468
15.2.24TLC Profiler469
15.3為S函數(shù)編寫tlc文件471
15.3.1支持代碼生成的S函數(shù)472
15.3.2模塊tlc文件的構(gòu)成474
15.3.3模塊TLC函數(shù)實(shí)例481
第16章基于模型設(shè)計(jì)487
16.1垂直起降飛行器488
16.1.1特點(diǎn)概述488
16.1.2案例飛行器介紹489
16.2需求分析491
16.3架構(gòu)設(shè)計(jì)493
16.4功能設(shè)計(jì)495
16.5代碼生成496
16.6功能驗(yàn)證498
16.6.1設(shè)置測試模型498
16.6.2設(shè)置測試文件500
16.6.3測試結(jié)果分析504
16.7集成驗(yàn)證507
16.7.1MIL仿真507
16.7.2SIL仿真511
16.7.3PIL仿真513
16.7.4HIL仿真517
16.8試飛驗(yàn)證517
寫在最后的話519
參考文獻(xiàn)520

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