基于模型的設(shè)計(jì)及其嵌入式實(shí)現(xiàn)

前言

在目前的市場(chǎng)上，想找到一款不包含嵌入式控制器件的電子、機(jī)電產(chǎn)品已經(jīng)很難了，含有嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品已深入到了我們工作、生活的方方面面。同時(shí)，人們對(duì)于產(chǎn)品的安全性、實(shí)時(shí)性、可操作性、特定功能等要求也越來(lái)越高，這也就大大增加了嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性和開(kāi)發(fā)難度。為了在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位、開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，采用傳統(tǒng)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方法已很難滿足這些需求。傳統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的方法一般分為4個(gè)步驟：①需求分析與技術(shù)規(guī)范階段。一般用紙質(zhì)文檔或電子Word文檔寫(xiě)成，系統(tǒng)工程師團(tuán)隊(duì)以此進(jìn)行概念和算法研究，評(píng)估技術(shù)規(guī)范的可行性。對(duì)于厚厚的技術(shù)文檔，每個(gè)系統(tǒng)工程師對(duì)需求和技術(shù)規(guī)范的理解難免存在偏差。NASA的研究報(bào)告指出：“在需求分析階段產(chǎn)生的錯(cuò)誤占整個(gè)開(kāi)發(fā)錯(cuò)誤的50％以上”，這給后期的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)帶來(lái)了諸多隱患。

內(nèi)容概要

本書(shū)以基于模型的設(shè)計(jì)為主線，講述了M代碼和Embedded MATLAB代碼的快速編寫(xiě)與調(diào)試、浮點(diǎn)Simulink/Stateflow模型的建立、調(diào)試與驗(yàn)證以及用戶驅(qū)動(dòng)模塊的創(chuàng)建；詳細(xì)介紹了基于模型設(shè)計(jì)的全過(guò)程，主要包括：需求的驗(yàn)證與跟蹤、模型的系統(tǒng)測(cè)試與設(shè)計(jì)驗(yàn)證、浮點(diǎn)到定點(diǎn)模型的轉(zhuǎn)換、模型嵌入式C代碼的自動(dòng)生成以及軟件/處理器/硬件在環(huán)測(cè)試。整個(gè)過(guò)程滿足DO～178B航空電子規(guī)范，可顯著提高工作效率、降低開(kāi)發(fā)成本，并且增加了代碼的安全性與魯棒性，避免了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的潛在市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。    本書(shū)可作為汽車(chē)電子、航天軍工、通信與電子信息、電力等領(lǐng)域的工程師從事嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)手冊(cè)，也可作為高校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與基于模型設(shè)計(jì)的教材，另外也是一本MATLAB高級(jí)建模與模型驗(yàn)證的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 MATLAB基礎(chǔ)　1.1 MATLAB發(fā)環(huán)境新功能　　1.1.1 函數(shù)瀏覽器　　1.1.2 函數(shù)提示　　1.1.3 目錄瀏覽器　　1.1.4 文件交換服務(wù)　1.2 M文件　　1.2.1 M文件結(jié)構(gòu)　　1.2.2 清理程序　　1.2.3 創(chuàng)建M文件　　1.2.4 M腳本文件　　1.2.5 M函數(shù)　　1.2.6 匿名函數(shù)　1.3 加快M文件的編寫(xiě)——M-Lint　　1.3.1 什么是M-Lint　　1.3.2 M-Lint使用方法　　1.3.3 M-Lint實(shí)時(shí)代碼檢查　1.4 加快M文件的調(diào)試——cell　　1.4.1 什么是cell　　1.4.2 cell的定義與刪除　　1.4.3 使用eell調(diào)試模式　　1.4.4 應(yīng)用　1.5 數(shù)據(jù)存取　　1.5.1 生成MAT文件　　1.5.2 加載MAT文件　　1.5.3 讀取音視頻文件　1.6 代碼效率分析　1.7 Embedded MATLAB　　1.7.1 Embedded MATLAB的主要功能特點(diǎn)　　1.7.2 Embedded MATLAB的編程規(guī)范　　1.7.3 Embedded MATLAB的常用命令　　1.7.4 C編譯器的設(shè)置　　1.7.5 應(yīng)用實(shí)例第2章 Simulink建模與驗(yàn)證　2.1 Simulink基本操作　　2.1.1 啟動(dòng)Simulink　　2.1.2 Simulink模塊庫(kù)簡(jiǎn)介　　2.1.3 模塊操作　2.2 信號(hào)采樣誤差　　2.2.1 信號(hào)源　　2.2.2 MATLAB工作空問(wèn)　　2.2.3 用戶自定義函數(shù)　　2.2.4 非線性系統(tǒng)　　2.2.5 離散模塊　　2.2.6 采樣誤差　　2.2.7 建立子系統(tǒng)　　2.2.8 封裝子系統(tǒng)　　2.2.9 數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配　　2.2.10 模型信息　　2.2.11 模型元件化　　2.2.12 自定義模塊庫(kù)　2.3 音頻信號(hào)處理　　2.3.1 仿真環(huán)境　　2.3.2 基于采樣的模型　　2.3.3 幀結(jié)構(gòu)　　2.3.4 基于幀結(jié)構(gòu)的模型　　2.3.5 信號(hào)緩沖器　　2.3.6 低通濾波　2.4 視頻監(jiān)控　　2.4.1 原理　　2.4.2 SAD子系統(tǒng)　　2.4.3 閾值比較　　2.4.4 視頻記錄子系統(tǒng)　　2.4.5 源視頻幀計(jì)數(shù)及顯示　　2.4.6 數(shù)據(jù)讀取與顯示　　2.5.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果　2.5 模型調(diào)試　　2.5.1 圖形調(diào)試模式　　2.5.2 命令行調(diào)試模式　　2.5.3 調(diào)試過(guò)程　　2.5.4 斷點(diǎn)設(shè)置　　2.5.5 顯示仿真及模型信息　2.6 模型檢查與驗(yàn)證　　2.6.1 使用Model Advisor檢查模型　　2.6.2 建立測(cè)試用例　　2.6.3 模型覆蓋度分析　　2.6.4 模型效率分析第3章 Stateflow原理與建模　3.1 stateflow概述　　3.1.1 狀態(tài)　　3.1.2 遷移　　3.1.3 事件　　3.1.4 數(shù)據(jù)對(duì)象　　3.1.5 條件與動(dòng)作　　3.1.6 連接節(jié)點(diǎn)　3.2 流程圖　　3.2.1 手動(dòng)建立流程圖　　3.2.2 快速建立流程圖　　3.2.3 車(chē)速控制　3.3 狀態(tài)圖的層次　　3.3.1 歷史節(jié)點(diǎn)　　3.3.2 遷移的層次性　　3.3.3 內(nèi)部遷移　3.4 并行機(jī)制　　3.4.1 廣播　　3.4.2 隱含事件　　3.4.3 時(shí)間邏輯事件　3.5 其他的圖形對(duì)象　　3.5.1 真值表　　3.5.2 圖形盒　　3.5.3 圖形函數(shù)　3.6 Embedded MATLAB函數(shù)　　3.6.1 建立調(diào)用Embedded MATLAB函數(shù)的Simulink模型　　3.6.2 編寫(xiě)Embedded MATLAB函數(shù)　　3.6.3 調(diào)試　3.7 Simulink函數(shù)　　3.7.1 Simulink函數(shù)的使用　　3.7.2 使用Simulink函數(shù)需遵循的規(guī)則　3.8 集成自定義代碼　3.9 Stateflow建模實(shí)例　　3.9.1 嵌入Simulink　　3.9.2 模擬各種操作模式的狀態(tài)　　3.9.3 狀態(tài)行為與變量　　3.9.4 狀態(tài)問(wèn)的遷移　　3.9.5 如何觸發(fā)圖表　　3.9.6 仿真　　3.9.7 調(diào)試第4章 用戶驅(qū)動(dòng)模塊的創(chuàng)建　4.1 什么是S-Funetion　　4.1.1 S-Funetion的工作機(jī)制　　4.1.2 S-Furtion的幾個(gè)重要概念　　4.1.3 編寫(xiě)C MEX S-nlnction　　4.1.4 Simulink引擎與C S-Fllrletion的相互作用　　4.1.5 TLC文件　　4.1.6 LEVEL-2 M文件S-Fnction介紹　　4.1.7 調(diào)用仿真模型外部的C代碼和生成代碼　4.2 S-Funetion Builder　　4.2.1 S-Function名及參數(shù)名選項(xiàng)卡　　4.2.2 初始化選項(xiàng)卡　　4.2.3 數(shù)據(jù)屬性面板　　4.2.4 庫(kù)文件選項(xiàng)卡　　4.2.5 輸出代碼選項(xiàng)卡　　4.2.6 連續(xù)狀態(tài)求導(dǎo)　　4.2.7 離散狀態(tài)更新　　4.2.8 編譯信息　　4.2.9 應(yīng)用　4.3 Embedded MATLAB函數(shù)模塊　　4.3.1 Embedded MATLAB函數(shù)模塊的生成方法　　4.3.2 集成用戶自定義的C代碼　4.4 實(shí)例　　4.4.1 IIR濾波器　　4.4.2 圖像的相似度　　4.4.3 S-Function的參數(shù)設(shè)置與封裝　　4.4.4 讀取數(shù)據(jù)文件第5章 嵌入式代碼的快速生成　5.1 CCS介紹　　5.1.1 反匯編窗口　　5.1.2 鏈接命令文件　　5.1.3 探針的設(shè)置　　5.1.4 CCS的使用　5.2 利用RTW-EC生成DSP目標(biāo)代碼　　5.2.1 RTW自動(dòng)生成代碼的過(guò)程　　5.2.2 TI DSP原裝板的實(shí)時(shí)代碼生成　　5.2.3 代碼驗(yàn)證　　5.2.4 代碼實(shí)時(shí)運(yùn)行剖析　　5.2.5 堆棧分析　　5.2.6 TI C6416 DSK目標(biāo)板的應(yīng)用實(shí)例　　5.2.7 用戶自定義目標(biāo)板的應(yīng)用　　5.2.8 其他目標(biāo)板的應(yīng)用　5.3 MATLAB與CCS的交互式開(kāi)發(fā)　　5.3.1 選定目標(biāo)板　　5.3.2 創(chuàng)建ticcs對(duì)象　　5.3.3 加載程序　　5.3.4 配置RTDX通道　　5.3.5 對(duì)RTDX鏈接對(duì)象進(jìn)行操作　　5.3.6 關(guān)閉鏈接并清除RTDX通道　5.4 應(yīng)用實(shí)例　　5.4.1 視頻數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換(基于2009a版本)　　5.4.2 數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與基于模型設(shè)計(jì)的比較第6章 基于模型的設(shè)計(jì)　6.1 傳統(tǒng)方法與基于模型設(shè)計(jì)過(guò)程的對(duì)比　6.2 DO-178B標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介　　6.2.1 什么是DO-178B標(biāo)準(zhǔn)　　6.2.2 Do-178B標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證要求　　6.2.3 Do-178B軟件生命周期　6.3 基于模型設(shè)計(jì)的工作流程　　6.3.1 建立需求文檔　　6.3.2 建立可執(zhí)行的技術(shù)規(guī)范　　6.3.3 浮點(diǎn)模型　　6.3.4 需求與模型間的雙向跟蹤　　6.3.5 模型助手檢查　　6.3.6 模型驗(yàn)證　　6.3.7 定點(diǎn)模型　　6.3.8 軟件在環(huán)測(cè)試　　6.3.9 處理器在環(huán)測(cè)試　　6.3.10 代碼與模型間的雙向跟蹤　　6.3.11 代碼優(yōu)化　　6.3.12 代碼有效性檢查　　6.3.13 代碼效率剖析　　6.3.14 內(nèi)存用量檢查　　6.3.15 硬件在環(huán)測(cè)試　　6.3.16 生成產(chǎn)品級(jí)代碼　6.4 需求分析及跟蹤　　6.4.1 根據(jù)需求建立系統(tǒng)模型　　6.4.2 建立需求與模塊問(wèn)的關(guān)聯(lián)　　6.4.3 一致性檢查　6.5 模型檢查及驗(yàn)證　　6.5.1 Model Advisol檢查　　6.5.2 System Test　　6.5.3 Design Verifiel　6.6 浮點(diǎn)轉(zhuǎn)定點(diǎn)模型　6.7 軟件在環(huán)測(cè)試　6.8 處理器在環(huán)測(cè)試　6.9 代碼跟蹤　6.10 硬件模型　　6.10.1 建立硬件模型　　6.10.2 模塊設(shè)置　6.11 代碼優(yōu)化及代碼生成　　6.11.1 子系統(tǒng)原子化　　6.11.2 優(yōu)化模塊庫(kù)　　6.11.3 指定芯片　　6.11.4 代碼檢查　　6.11.5 IDE環(huán)境下的代碼優(yōu)化　　6.11.6 工程選項(xiàng)及代碼生成　6.12 代碼有效性檢查　6.13 硬件測(cè)試　　6.13.1 建立PC端模型　　6.13.2 模塊參數(shù)設(shè)置　　6.13.3 硬件測(cè)試步驟　　6.13.4 代碼效率剖析　　6.13.5 內(nèi)存使用分析　6.14 邊緣檢測(cè)　　6.14.1 邊緣檢測(cè)原理　　6.14.2 基于模型設(shè)計(jì)的算法實(shí)現(xiàn)附錄 Embedded MATLAB支持的各函數(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：MATLAB是一種用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。對(duì)比傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言，MATLAB可以更快地解決技術(shù)計(jì)算問(wèn)題；廣泛地應(yīng)用于信號(hào)和圖像處理、通信、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多領(lǐng)域；附加的工具箱（MATLAB函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB環(huán)境，可用于解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類(lèi)型的問(wèn)題。更重要的是，使用MATLAB編程或開(kāi)發(fā)算法的速度將大大提高，這得益于MATLAB無(wú)須執(zhí)行諸如聲明變量、指定數(shù)據(jù)類(lèi)型以及分配內(nèi)存等低級(jí)管理任務(wù)，例如很多情況下，用戶無(wú)須使用for循環(huán)。因此，一行MATLAB代碼經(jīng)常等效于幾行C／C++代碼。

編輯推薦

《基于模型的設(shè)計(jì)及其嵌入式實(shí)現(xiàn)》特點(diǎn)：《基于模型的設(shè)計(jì)及其嵌入式實(shí)現(xiàn)》是國(guó)內(nèi)第一部系統(tǒng)介紹基于模型設(shè)計(jì)的著作，主要內(nèi)容由作者及其團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)作，很多內(nèi)容是首次在國(guó)內(nèi)的公開(kāi)出版物中出現(xiàn)?！痘谀Ｐ偷脑O(shè)計(jì)及其嵌入式實(shí)現(xiàn)》可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，特別適用于大型項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，對(duì)實(shí)現(xiàn)從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造，建立創(chuàng)新型國(guó)家具有一定的推動(dòng)作用。內(nèi)容精華在MATLAB環(huán)境中輕松地瀏覽MATLABCentral網(wǎng)頁(yè)，搜索您想尋找的技術(shù)資料眾多的MATLAB新功能介紹，讓您受益匪淺在可視化的環(huán)境中，使模型的功能驗(yàn)證與嵌入式C代碼生成一氣呵成，避免重復(fù)勞動(dòng)讓您把主要精力放在算法和測(cè)試用例的研究上，嵌入式C代碼交由計(jì)算機(jī)去自動(dòng)生成滿足DO-178B航空電子規(guī)范的工作流程，讓您的C代碼更加高效、安全與可靠基于模型的設(shè)計(jì)是本世紀(jì)初開(kāi)始流行的新技術(shù)，它代表著軟硬件發(fā)展的大方向動(dòng)輒數(shù)百萬(wàn)行、上千萬(wàn)行的軟件代碼編程，基于模型的設(shè)計(jì)正是解決這些問(wèn)題的絕好方案提高您的開(kāi)發(fā)效率，開(kāi)發(fā)時(shí)間與成本只占傳統(tǒng)方法的1／3-1／2，規(guī)避了潛在的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)基于模型的設(shè)計(jì)是創(chuàng)造“新生事物”的最佳開(kāi)發(fā)模式，F(xiàn)-35、A380等采用了這種技術(shù)《基于模型的設(shè)計(jì)及其嵌入式實(shí)現(xiàn)》可作為汽車(chē)電子、航天軍工、通信與電子信息、電力等領(lǐng)域的工程師從事嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)手冊(cè)，也可作為高校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與基于模型設(shè)計(jì)的教材，另外也是一本MATLAB高級(jí)建模與模型驗(yàn)證的參考書(shū)。

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