i love matlab meetupdownload.ilovematlab.cn/meetup/2017cq/simulink.pdf8 simulink主要特性...

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Simulink 基础入门

MathWorks 中国

2

主要内容

▪ Simulink简介

▪ Simulink建模与仿真基础

▪ 自动代码生成

▪ Simulink硬件仿真

▪ Stateflow初步

▪ 案例分享

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Simulink简介

4

Simulink产品家族

——基于模型设计（MBD）从概念到代码实现的工具

系统建模和仿真

早期测试

自动代码生成

定点建模

Simulink®

基于模型的设计和仿真

基于事件的建模 物理建模

快速原型与HIL仿真

验证、确认与测试

仿真图形与报告

MATLAB®

技术计算语言

并行计算 代码生成

数学、统计和优化

应用部署数据库访问与报告生成

控制系统

应用领域

信号处理与通信

图像处理与计算机视觉

测试与测量

金融计算

生物计算

5

集成

实现

设计

测试与验证

研究 需求

MCU DSP FPGA ASIC

Structured

TextVHDL, VerilogC, C++

环境模型

物理组件

算法

PLC • 自动化测试

• 检测设计错误

• 对认证及规范标准的支持

• 生成高效的代码

• 探索及优化，并权衡硬件实现

• 并发系统建模

• 多域系统建模

• 探索并优化系统行为

• 跨地域、跨团队协作

Simulink产品家族

——基于模型设计（MBD）的概念

6

Simulink产品家族

——基于模型设计（MBD）从概念到代码实现的工具

系统建模和仿真

早期测试

自动代码生成

定点建模

Simulink®

基于模型的设计和仿真

基于事件的建模 物理建模

快速原型与HIL仿真

验证、确认与测试

仿真图形与报告

MATLAB®

技术计算语言

并行计算 代码生成

数学、统计和优化

应用部署数据库访问与报告生成

控制系统

应用领域

信号处理与通信

图像处理与计算机视觉

测试与测量

金融计算

生物计算

7

航空航天及军工

汽车

生物技术与制药

通信

教育

电子与半导体

能源

金融

工业自动化和机械

医疗设备

Simulink产品家族

——应用行业

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Simulink主要特性

图形化建模与仿真环境

预定义的连续时间系统和离散时间系统模块

仿真引擎，配备定步长和变步长ODE求解器

示波器和数据显示模块，可查看仿真结果

项目和数据管理工具，用于管理模型文件和数据

模型分析工具，用于优化模型构架、提高仿真速度

MATLAB Function模块，将MATLAB算法导入模型中

Legacy Code Tool，用于将C/C++代码导入模型中

9

Simulink建模与仿真基础

10

Simulink起始页面

在MATLAB命令窗口输入>>simulink

在MATLAB主界面点击HOMESimulink

11

打开或新建模型/库/工程

打开示例，学习Simulink建模

Simulink起始页面

12

Simulink编辑器

模型浏览器

模型编辑区

模块

运行模型配置器库浏览器仿真停止时间

当前系统名称

13

Simulink库浏览器

工具箱

模块

模块集

模块说明

模块库

14

示例 1

)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny

拖曳

▪ 添加模块

15

示例 1

)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny

16

示例 1

)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny

▪ 信号连线

17

)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny

▪ 设置输入信号参数

示例 1

双击

18

)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny

▪ 设置求解器参数

示例 1

19

▪ 设置输出显示

)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny

Viewers

示例 1

20

)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny

▪ 运行结果

▪ % Plot system frequency response

▪ >> fvtool([0.16,0.38,0.38,0.16],1);

示例 1

21

语音信号滤波

示例 2

?

带有噪音的信号 干净信号滤波器

22

▪ 滤波器参数

示例 2

Bandstop

filter

Bandpass

filter

Lowpass

filter

Highpass

filter

Normalization convention: 0 ≤ f ≤ 1 = Nyquist frequency

Fp Fst

Ma

gn

itu

de

(d

B)

PassbandTransition

bandStopband

1

0

0

Ap

Ast

0

Fp:通带截止频率Fst:阻带截止频率Ap:通带波动Ast:阻带衰减

23

语音信号滤波

示例 2

Noise

Signal

24

示例 2

语音信号滤波 Noise

7350 Hz

Signal

25

示例 2

DSP System Toolbox Filtering

Filter Designs

语音信号滤波

▪ 陷波器设置

26

示例 2

▪ 低通滤波器设置

DSP System Toolbox Filtering

Filter Implementations

27

示例 2

▪ 运行结果

尖峰噪声滤波效果背景噪声滤波效果

28

导入MATLAB® Function

3: 编辑函数

1.拖曳

2: 双击

29

导入MATLAB® Function

30

自动代码生成

31

Embedded Coder自动代码生成

HDL Code Generation

EDA Simulator Links

Co-Simulation Blocksets

C / C++

Verify

MCU DSP FPGA

VHDL / Verilog

Ge

ne

rate

Verify

Genera

te

MATLAB® and Simulink®

Algorithm and System Design

Real-Time Workshop

Embedded Coder,

IDE Link CC, Target TC6

ASIC

▪ C/C++代码

▪ VHDL/Verilog代码

--避免繁琐的手工代码

--防止手工代码的错误

--代码质量可靠，高效

--可迭代性，可重现

32

Embedded Coder代码的对象平台

33

Embedded Coder代码的可移植性

34

Embedded Coder代码的可追溯性

35

Simulink硬件仿真

36

Simulink硬件仿真

▪ 模型

▪ 代码

▪ 部署

37

硬件支持

▪ MATLAB菜单Add-Ons

Get Hardware Support Packages

38

Stateflow初步

39

Stateflow

基于状态机和流程图的图形化建模环境

组合和时序逻辑

图形和表格方式表示，包括状态转换图、流程图、状态转换表、真值表

40

添加Stateflow模块

拖曳

▪ Simulink库浏览器Stateflow

41

状态机建模

经典模型 Moore型Mealy型

Mealy型：输出是输入与当前状态的函数

Moore型：输出是当前状态的函数

42

案例分享

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挑战为汽车显示器和数字成像设备开发核心图像处理算法

解决方案使用MATLAB和Simulink的基于模型设计对算法建模，将其转换成定点数，通过仿真验证，生成可综合的HDL代码

结果▪ 探索了多个设计优化和替代方案

▪ 生成了高效的HDL代码

▪ 快速获得了至关重要的工程技能

瑞萨半导体采用基于模型设计来设计并实现ASIC图像处理IP核

用于早期验证的图像处理算法的可执行规格模型，具有输入图像、浮点结果和定点结果

Link to user story

“与传统的设计流程相比，采用基于模型的

设计，我们能更早地验证我们的算法和系统

功能，更快地适应需求指标变更，评估更多

的设计替代方案。基于模型的设计帮助在算

法专家和 RTL 工程师之间架起桥梁。”

Mamoru Kamiya

Renesas System Design

44

三星（英国）利用 Simulink 开发出 4G 无线系统

挑战开发下一代移动通信技术和推进数字通信研究

Solution

为快速设计他们的通信系统，同时提升协作和重 复使用性，用 MathWorks 工具进行了标准化 处理

结果

▪ 将上手时间缩到最短

▪ 超预期完成任务

▪ 建立了协作开发平台

“通过使用 Simulink，我们可以与其

他设计中心轻松分享提案和知识。

Simulink 也使我们可以侧重于算法设

计和 执行一流的计算分析、评估、仿真

和优化。”

Dr. Thierry Lestable

Samsung UK

伦敦三星电子研究院

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BAE 系统公司在软件无线电（SDR）开发过程中节省了80%的开发时间

挑战Challenge为卫星通信开发符合军用标准的SDR波形

解决方案使用Simulink 和 Xilinx System Generator 快速设计SDR信号处理链 ，调试并自动生成代码

结果▪ 工程开发时间减少80%

▪ 更快发现修正问题

▪ 时钟和接口更简单

“使用Simulink 和 Xilinx System

Generator™ 设计开发SDR信号处

理链，开发速度提升了10倍.”

Dr. David Haessig

BAE Systems

传统工作流程中使用定制化的电路板

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