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工業(yè)數字化時代已經到來，基于模型的系統(tǒng)工程和設計已經成為工業(yè)智造的手段。數字化設計在汽車行業(yè)的需求體現得尤為明顯，模型作為數字化設計的主線索已經貫穿于從產品概念、系統(tǒng)需求、軟件架構、軟件實現到軟件組件測試、軟件集成驗證、系統(tǒng)集成驗證、產品交付的各個環(huán)節(jié)。本書既從廣度上重點介紹了Simulink工具平臺在各個工業(yè)領域上的廣泛應用，又從深度上剖析了Simulink從架構、建模、仿真、代碼生成、自動化測試與驗證到硬件生態(tài)建設這樣一條完整的產品建設思路。

本書是面向汽車電子、航空電子、工業(yè)控制、智能家電、無人機系統(tǒng)、機器人控制、電力電子等多個工業(yè)領域而撰寫的專業(yè)著作，可供相關行業(yè)的公司、研發(fā)團隊、工程師以及高校師生參考。

第2版前言

其實我并不知道有多少讀者會閱讀前言，因為有時我讀書也會直接從第1章開始閱讀，而忽略前言等部分內容。但是這次我希望讀者能夠從此處開始，因為這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總結，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出版社邀請編寫了《Simulink仿真及代碼生成技術入門到精通》(第1版)，將我在學生時代使用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，成為當時國內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MBD工程圈內的一個稱呼。

我很幸運，我的書對很多人都有所幫助。通過閱讀第1版，有的讀者解決了學習、工作中的實際問題；有的讀者完成了從技術細節(jié)點到技術體系面的思維方式轉換，實現其在職場上的迅速提升；還有的讀者從學生成為了高校教師走上講臺，將自己所學所感向更多莘莘學子進行傳播……一想到我的書對這么多有思想有技術的人產生了積極影響，就不禁感覺自己很幸運，而這種幸運，會促使我更加持續(xù)地去學習和了解行業(yè)以及技術的進步，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、網易云課堂等社交工具找到我的聯(lián)系方式，他們表達了對本書第1版的認可，也跟我分享了他們自己專注的領域以及所做的工作和成果。我結識了非常多的優(yōu)秀讀者，他們在不斷學習，從而也迫使我不能停下學習的步伐。

在技術革新日益加速的今天，我們所掌握的技術總會過時，那么在被新技術取代之前，不如細致地將其總結出來、明快地分享出來，幫助別人，結識朋友，成就自我。我在編寫第1版的過程中已經深深體會到，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)機建模及案例（見第9章）；讀者說集成手寫C代碼為模塊時使用S函數和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行CAN報文的解析與打包，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設計方案，于是在第2版中添加了模型的架構（見第6章）；讀者說希望能讀到一個完整的MBD案例，于是在第2版中添加了VTOL的設計與驗證過程（見第16章）。此外，我還在本書中添加了很多更新的細節(jié)，等待細心的讀者細細斟酌。持續(xù)學習，未來有你！

作者

2023年8月于獨墅湖畔

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模塊的數據元素構成14
3.1.3Simulink模塊的朝向15
3.1.4Simulink模塊的屬性及參數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
3.2.4四則運算模塊36
3.2.5延時模塊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語言調用C Caller模塊116
3.3.10CAN報文處理模塊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模型的運行順序143
5.1.3各種子系統(tǒng)的特點與功能145
5.2Simulink子系統(tǒng)實例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函數調用子系統(tǒng)(條件子系統(tǒng))153
5.2.4While Iterator子系統(tǒng)(動作子系統(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
6.1.2參數的配置169
6.2模型仿真數據記錄178
6.2.1信號日志179
6.2.2仿真數據觀察器181
6.3仿真的調試184
6.3.1Debugger的啟動184
6.3.2Debugger的單步方法186
6.3.3Debugger的斷點設置方法190
6.4仿真的加速195
6.5模型的架構195
6.5.1頂層196
6.5.2觸發(fā)層196
6.5.3結構層197
6.5.4數據流層198
第7章Simulink的回調函數199
7.1什么是回調函數199
7.2回調跟蹤199
7.3模型回調函數200
7.4模塊回調函數202
7.5端口回調函數205
7.6參數回調函數206
7.7回調函數使用例程207
7.7.1打開模型時自動加載變量207
7.7.2雙擊一個模塊來執(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)計模型中所有模塊的信息209
第8章Simulink模型操作自動化212
8.1M語言控制模型的仿真212
8.1.1sim控制模型進行仿真及參數配置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語言自動創(chuàng)建模型223
第9章Stateflow建模226
9.1狀態(tài)機建模要素226
9.2Stateflow狀態(tài)與遷移電梯控制實例229
9.3Stateflow之Simulink State和Simulink Function236
9.4Stateflow轉移與節(jié)點應用案例用狀態(tài)機逐個處理字符240
9.5Graphical Function 并行狀態(tài)機實現無人機遙控狀態(tài)設計244
9.6Entry與Exit使跨層次轉移避免接觸父層狀態(tài)邊界253
9.7狀態(tài)機事件應用RT-Thread線程狀態(tài)管理實例256
9.7.1實時操作系統(tǒng)原理簡介257
9.7.2RT-Thread線程管理狀態(tài)機案例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268
10.1S函數概述268
10.2S函數的類型268
10.3S函數的要素269
10.4S函數的組成及執(zhí)行順序270
10.5不同語言編寫的S函數272
10.5.1Level 1 M S函數273
10.5.2Level 2 M S函數278
10.5.3C MEX S函數286
第11章模塊的封裝313
11.1Mask Editor封裝模塊313
11.1.1封裝模塊構成的子系統(tǒng)314
11.1.2封裝S函數編寫的模塊327
11.2編程自動封裝模塊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目標硬件自定義359
13.5Simulink參數對話框控制362
第14章Simulink代碼生成技術詳解364
14.1模型生成代碼技術基礎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代碼的有效性驗證365
14.1.4其他驗證方法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變量值擴展符446
15.2.5條件分支446
15.2.6開關分支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457
15.2.18變量類型458
15.2.19操作符和表達式459
15.2.20TLC內建函數461
15.2.21TLC命令行464
15.2.22TLC調試方法465
15.2.23tlc文件的覆蓋度468
15.2.24TLC Profiler469
15.3為S函數編寫tlc文件471
15.3.1支持代碼生成的S函數472
15.3.2模塊tlc文件的構成474
15.3.3模塊TLC函數實例481
第16章基于模型設計487
16.1垂直起降飛行器488
16.1.1特點概述488
16.1.2案例飛行器介紹489
16.2需求分析491
16.3架構設計493
16.4功能設計495
16.5代碼生成496
16.6功能驗證498
16.6.1設置測試模型498
16.6.2設置測試文件500
16.6.3測試結果分析504
16.7集成驗證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試飛驗證517
寫在最后的話519
參考文獻520

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