1

Simulink Real-TimeПостроение, запуск и тестирование приложений реального времени

Основные возможности

• АвтоматическаягенерацияприложенийреальноговремениизмоделейSimulinkдлязапусканавыделенныхпроцессорах,споддержкойпротоколовиплатввода/вывода,атакжеПЛИС(с HDL Coder™)

• Многозадачноеимногоядерноеядрореальноговременисмикросекунднымразрешениеми поддержкойпараллельноговыполнения

• ИнтеграциясцелевымимашинамиSpeedgoat,готовымидляиспользованиявофисе,лабора-торииивполевыхусловиях

• Блокидрайверовдляввода/вывода,включаяаналоговые,цифровые,ШИМ,энкодеры,трансформаторы,пассивныекомпоненты,последовательные,аудио,разделяемуюпамятьи настраиваемуюПЛИС

• Блокидрайверовдляпротоколовишинданных,включаяRawEthernet,real-timeUDP,CAN,EtherCAT®,EtherNet/IP™,Lin,SAEJ1939,FlexRay™,CameraLink®,USBvideo,ARINC429иMIL-STD-1553

• SimulinkReal-TimeExplorerсгигабитнымподключениемпоEthernetдляуправленияне-сколькимицелевымимашинами,выполненияиинструментацииприложенийреальноговремени

• Независимоевыполнениеприложенийреальноговременисотображениемсигналов ввысокомразрешении

• MATLAB-функциидляавтоматизациитестированияиAPIдляразработкинезависимыхклиентскихприложенийипользовательскихинтерфейсов(VisualBasic,C/C++,Java™и.NET)

Создание окружения для симуляции и тестирования в реальном времени

Создание приложений реального времени с использованием окружения для симуляции и тестиро-вания в реальном времени: хост-компьютер, целевой компьютер и тестируемое оборудование

Типичноеокружениедляприложенийреальноговремени,созданныхприпомощиSimulinkReal-Time,состоитизкомпьютераразработчика,целевогокомпьютераSpeedgoatифизическойсистемы(тестируемогооборудования).

НакомпьютереразработчикаработаетSimulinkReal-Time,атакжеС-компиляторитребуемыепродукты:MATLAB, MATLAB Coder™, Simulink и Simulink Coder™.

ПроцессорцелевогокомпьютераработаетподуправлениемядраSimulinkReal-Timeсмикросе-кунднымразрешением,поддерживающимпараллельноевыполнение.Подключениекомпьюте-раразработчикакцелевомукомпьютеруосуществляетсячерезсетьEthernetнапрямую(ло-кальнаясетьточка-точка)иличерезмаршрутизатор(сетьLANилиWAN)сиспользованиемпротоколаTCP/IP.Целевойкомпьютерподключаетсяприпомощисвоихаппаратныхинтер-фейсовкфизическойсистеме(тестируемомуоборудованию).

2

Посленастройкиэтогоокруженияможносоздаватьприложенияреальноговремениизмоде-лейSimulinkнакомпьютереразработчикаизагружатьприложениенацелевойкомпьютерчерезподключениеEthernet.Послезагрузкиприложенияможно:

• взаимодействоватьсприложениемреальноговременинацелевомкомпьютере;

• осуществлятьинтерактивныеилиавтоматическиезапускиитесты;

• настраиватьпараметрывовремя,доипослезапуска;

• снимать,просматриватьизаписыватьсигналынакомпьютереразработчикаилицелевомкомпьютере;

• создаватьизапускатьинструментальныепанелисграфическимиэлементамиуправленияи отображениядлянастройкипараметровипросмотрасигналов.

Типичное окружение для симуляции и тестирования в реальном времени с использованием Simulink Real-Time.

Выбор оборудования для целевого компьютера

Использование целевого компьютера в офисе, лаборатории или в полевых условиях

ДлясимуляцииитестированиявреальномвременииспользуетсяSimulinkReal-Timeивыде-ленныйцелевойкомпьютерсЦПУ,модулямиввода-выводаиподдержкойразличныхпрото-колов.

Speedgoatпредлагаетготовыекиспользованиюконфигурации,изкоторыхможновыбратьмашинуреальноговремениимодуливвода-вывода,удовлетворяющиетребованиямпопроиз-водительности,интерфейсамипротоколам.

Speedgoatпредлагаетразнообразныеформ-факторыиинтерфейсы,протоколыимодулиПЛИС,подходящиедляиспользованиявофисе,лабораториииливполевыхусловиях.ЦелевойкомпьютерSpeedgoatявляетсязавершеннымиготовымдляподключенияккомпьютеруразработчика.Целевойкомпьютерпоставляетсяполностьюсобранным:

• ЦПУ,память,жесткийдискивводы-выводы,протоколыиПЛИСустановленыиготовыкработе;

• полныйнаборкабелейввода-вывода,терминальныеплаты,документация,блокидрайверовв Simulinkиобвязкадлятестированиякаждогоотдельногомодуляввода-вывода;

• ядроSimulinkReal-Timeпредварительноустановленоицелевойкомпьютерготовквклю-чению;

3

• документациядлявсегоцелевогокомпьютера,включаясервиснуюмноголетнююгарантию,службуподдержкиивозможностиобновлениямодулейввода-вывода,протоколовиобору-дованияПЛИС,включаянастраиваемыепрошивкиПЛИС;

• SimulinkReal-TimeицелевыекомпьютерыSpeedgoatподдерживаютразнообразныеинтер-фейсыввода-выводаипротоколы.

SimulinkReal-Timeпредлагаетдрайвера ввода-вывода и функции для целевого компьютера, приобретаемыенапрямуюусоответствующегоаппаратногопроизводителя,чтообеспечиваетобратнуюсовместимостьсцелевымиприложениями,созданнымиприпомощиxPCTarget™.

Выбор целевых компьютеров Speedgoat и оборудования для поддержки интерфейсов ввода-вывода и протоколов.

4

Таблица поддерживаемых интерфейсов ввода-вывода и протоколов модулями Speedgoat.

Создание и управление приложением реального времени

Расширение моделей Simulink блоками драйверов для интерфейсов ввода-вывода и протоколов

МодельSimulinkсоставляетосновуприложенияреальноговремени,создаваемогоприпомощиSimulinkReal-Time.МодельможетсодержатьлюбойблокизбиблиотекиSimulink,длякоторогоSimulink CoderможетгенерироватьС-код,блокиизтакихпродуктов,какStateflow®,Simscape™исвязанныхсистемныхтулбоксов,атакжепользовательскийкодилистороннийкодввидеблоковS-functionнаС.

ПередпостроениемприложенияреальноговременивмоделиSimulinkследуетвыбратьреша-тельсфиксированнымшагомивыбратьSimulinkReal-Timeвкачествецелевогоокружения.ЗатемвмодельSimulinkдобавляютсяблокидрайверовлибоизбиблиотекиблоковSimulinkReal-Time,либоизбиблиотекиблоковSpeedgoat,поставляемойскаждымцелевымкомпьюте-ромSpeedgoat.Затемподключаютсясигналымеждуэтимиблокамидрайверовидругимиблокамивмодели.Затеминициируетсяпроцесспостроенияприложенияреальноговремени.В процессепостроенияосуществляетсяавтоматическаязагрузкасгенерированногоприложе-нияреальноговременичерезподключениеEthernetнацелевойкомпьютер.

SimulinkReal-Timeотображаетсостояниезагруженногоприложенияреальноговременинадисплеевысокогоразрешения.Возможноосуществлятьмониторингработающегоприложенияреальноговремениипросматриватьзначениясигналовипараметров.

5

SimulinkReal-Timeпредлагаетдваспособауправленияприложениемреальноговременинацелевомкомпьютере.SimulinkReal-TimeExplorerпозволяетнастраиватьиуправлятьоборудо-ваниемцелевогокомпьютера,загружатьприложенияреальноговременииуправлятьприложе-ниямиреальноговремени–включаязапуск,остановкуилиизменениечастотыдискретизации,атакжеотображениеиполучениеданныхостатусеэтихзапусков.

ТакжеможноиспользоватьфункцииMATLABиобъектыизSimulinkReal-Timeдляуправле-нияинастройкойприложенийреальноговременичерезкоманднуюстрокуMATLABиличерезскриптыифайлыMATLAB.ДляполучениядоступакцелевомукомпьютеруиуправленияприложениямиреальноговременивнеMATLABможноиспользоватьCAPIили.NETAPI.

Библиотека блоков Simulink Real-Time и Speedgoat.

6

Широкий набор настроек приложения Simulink Real-Time и настроек ядра.

Лог построения приложения реального времени, включающий генерацию С-кода, компиляцию, компоновку и загрузку.

7

Инструментация приложения реального времени

Настройка параметров и отображение сигналов с использованием Simulink Real-Time Explorer и осциллографов Simulink Real-Time

МожноиспользоватьSimulinkReal-TimeExplorerдлянастройкипараметровиотображенияилизаписиинтересующихсигналов.ОсуществлениеэтойинструментациивовремяработыприложениянетребуетповторногопостроенияприложенияреальноговремениизмоделиSimulink.

Имеетсявозможностьнастраиватьскалярные,векторныеилиматричныепараметрыипро-сматриватьзначениясигналоввчисленномилиграфическомвиде,используяосциллографыSimulinkReal-Time.Можноидентифицироватьпараметрыдлянастройкиилисигналыдлянаблюденияпутемнавигациивмодельнойиерархиииличерезпреднастроенныегруппы.

SimulinkReal-TimeExplorerпозволяетразрабатыватьизапускатьграфическиеинструменталь-ныепанели.Можновыбратьграфическиеэлементы–такие,какручки,ползунки,шкалыииндикаторыизпанелиинструментовиперетащитьихвразрабатываемыепанели.Соединениямеждукаждыминструментомиприложениемреальноговремениосуществляетсяпутемперетаскиванияпараметровисигналовизокнаиерархиимоделинасоответствующиеграфиче-скиеэлементыуправленияиотображения.Призапускеинструментальнойпанелионавзаимо-действуетнепрерывносприложениемреальноговременииобновляетсвязанныепараметрыисигналы.

Такжеможноосуществитьинструментациюприложенияреальноговремени,используякоманднуюстрокуMATLABлибоинтерактивно,либопрограммноизскриптовифункцийMATLAB.МожноиспользоватьMATLAB-функциииобъектыSimulinkReal-Time(дляприло-женийMATLAB)илиCи.NETAPI(длявнешнихисполняемыхпрограмм).

SimulinkReal-TimeподдерживаетSimulinkExternalMode,позволяяинструментироватьприложенияреальноговременинепосредственноизмоделиSimulink,используемойдляпостроенияприложения.

8

Сессия Simulink Real-Time Explorer с интегрированной инструментальной панелью, служащей пользова-тельским интерфейсом для работающего приложения реального времени.

Дисплей целевого компьютера, графически отображающий сигналы и работу приложения реального времени.

9

Настройка параллельного выполнения для приложения реального времени

Использование возможностей параллельного выполнения в Simulink и кода, сгенерированного Simulink Coder, а также ядра Simulink Real-Time и многоядерного целевого компьютера

Можносоздаватьвысокопроизводительныеприложенияреальноговременисиспользованиемпараллельноговыполнения.Параллельноевыполнениепозволяетвыполнитьбольшекодазаотведенныйшаграсчета.ИспользуютсявозможностипараллельноговыполнениявSimulink и кода,сгенерированногоSimulink Coder,атакжеядраSimulinkReal-Timeимногоядерногоцелевогокомпьютера.Припараллельномвыполнениинетникакогоизмененияобщейдинами-кимоделиSimulinkирезультирующегоприложенияреальноговременипосравнениюсихнепараллельнымисполнением.

Параллельное выполнение в моделях Simulink

SimulinkReal-TimeподдерживаетвозможностиSimulinkпопараллельномувыполнению, такие,какмногозадачноевыполнениемногоскоростныхсистемимоделированиепараллель-ныхзадач.

Параллельное выполнение в сгенерированном коде

Приложенияреальноговремени,созданныеизмногоскоростныхмоделейSimulink,включаютпараллельно-безопасныйкодимогутисполнятьсянамногоядерныхсистемахдляулучшенияпроизводительности.Дляболеетщательногоуправленияможноразбитьмодельнаподмоделиипривязатьэтиподмоделикзадачамвсгенерированномкоде.Такаяпривязкаирезультирую-щийкодпозволяютразделитьподсистемысоднойчастотоймеждуразнымизадачами.

СиспользованиемSimulinkReal-TimeсгенерированныйискомпилированныйкодприложенияреальноговремениавтоматическираспределяетсямеждудоступнымиядрамиЦПУцелевогокомпьютера.

Параллельное выполнение ядра Simulink Real-Time

ЯдроSimulinkReal-Timeможетзапускатьмодели,настроенныеврежимах,описанныхвыше,какнаодноядерных,такинамногоядерныхцелевыхкомпьютерах.Нетребуетсядополнитель-наянастройкаядраSimulinkReal-Timeдлязапускамногозадачноймоделиилимодели,настро-еннойнапараллельноевыполнение.Этиприложениямогутисполнятьсятакимжеобразом,каклюбоедругоеприложениереальноговремени.

Параллельное выполнение на многоядерном целевом компьютере

ЯдроSimulinkReal-Time,исполняющееприложениереальноговремени,используетаппарат-ныересурсы,предлагаемыецелевымкомпьютером,включаямногоядерныйЦПУ,продвинутыйконтроллерпрерыванийичипсет,атакжеуправлениемногоуровневымразделяемымкэшем.

МожнооборудоватьцелевойкомпьютерSpeedgoatмодулямиПЛИСчерездоступныеслотырасширенияPCI.ИспользуяSimulinkReal-Time,можновоспользоватьсявозможностьюПЛИСзапускатьHDL-кодвжелезеивозможностьюHDL CoderгенерироватьHDL-кодизмоделейSimulink.ТакаякомбинацияпозволяетиспользоватьмодулиПЛИСвцелевомкомпьютеревкачестведополнительногоресурсадляпараллельноговыполнения.

10

SimulinkReal-Timeподдерживаетиспользованиенесколькихцелевыхкомпьютеров,подклю-ченныхккомпьютеруразработчикапосредствомEthernet.Каждыйцелевойкомпьютерможетисполнятьотдельноеприложениереальноговремени,сгенерированноеизотдельноймоделиSimulink.ВзаимодействиеисинхронизациязадаетсявмоделяхSimulinkсиспользованиемблоковдрайверовдляинтерфейсовввода-выводаипротоколов,описывающихцелевыекомпьютеры,такие,какразделяемаяпамять,real-timeUDP,CAN,EtherCATиFlexRay.

Модель Simulink, в которой цветами отмечено разделение на задачи, готовая для параллельного выполне-ния.

11

Профилировщик Simulink Real-Time, показывающий приоритет задач, выполнение и прерывания приложения реального времени, работающего в режиме параллельного выполнения на целевом компьютере с четырьмя ядрами ЦПУ.

Speedgoat Xilinx Spartan-6 (с логическим интерфейсом Virtex-5) для ускорения алгоритма в качестве ресурса для параллельного выполнения.

12

Создание независимого приложения реального времени

Автоматический запуск приложения реального времени на целевом компьютере

SimulinkReal-Timeпозволяетсоздаватьнезависимыеприложенияреальноговременидляпостояннойустановкинацелевомкомпьютере.Какрезультат,можноиспользоватьSimulinkReal-Timeкаквовремяфазыразработки,такивовремяфазыраспространенияпроекта.

НараннейстадииразработкикомпьютерразработчикаобычнопостоянноподключенкцелевомукомпьютерупосредствомEthernetдлянепрерывногосоздания,загрузкииинстру-ментацииприложенийреальноговремени.Втовремякактакаяконфигурацияпредлагаетгибкостьипозволяетосуществлятьбыстрыеитерации,онатребуетналичиякомпьютераразработчика,накоторомработаетMATLAB.

ПозжеможносоздатьнезависимоеприложениереальноговременисинтегрированнымядромSimulinkReal-Time.Привключениицелевогокомпьютераприложениереальноговременизапускаетсяавтоматически,позволяяосуществлятьпостоянноефункционированиесимуля-тораHILираспространениеприложенийреальноговремени.

Внезависимомрежимеработыдисплейцелевогокомпьютераотображаетвизуальнуюинфор-мациюосостоянииработающегоприложенияреальноговремени,включаяграфическоеотображениесигналов,которыебылипредварительнонастроены.

Можноподключитькомпьютерразработчикакцелевомукомпьютерувлюбоевремя,чтобыуправлятьиинструментироватьработающееприложениереальноговремени.

ИмеетсявозможностьиспользоватьCи.NETAPIдляSimulinkReal-Time,чтобысоздаватьсобственныеприложенияWindowsдлядоступа,управленияиинструментацииприложенийреальноговремени,работающихнаодномилинесколькихцелевыхкомпьютерах,подключен-ныхчерезEthernet.

Можнораспространятьнезависимыеприложенияреальноговременибездополнительныхплат,атакжесвязанныеприложенияWindows,использующиеSimulinkReal-TimeAPI.

13

Дисплей целевого компьютера с работающим независимым приложением реального времени.

Созданный интерфейс пользователя Windows, взаимодействующий с независимым приложением реального времени с использованием Microsoft Visual .Net и .NET API в Simulink Real-Time.

14

Использование конфигурируемых модулей ввода-вывода на базе ПЛИС

Ускорение частей приложения реального времени

SimulinkReal-TimeпозволяетвоспользоватьсямощнымоборудованиемПЛИСвцелевомкомпьютередляспециализированныхконфигурируемыхинтерфейсовввода-выводаилиускорениячастейприложенияреальноговремени.

Конфигурируемыемодуливвода-выводанабазеПЛИСотSpeedgoatдоступнысразличнымиуровнямипроизводительности,например,Virtex-II,Spartan-6,Virtex-6иKintex-7отXilinx.

ДляобходаограничениянапропускнуюспособностьшиныPCIприбольшихчастотахработы,типичныхдляПЛИС,доступныемодуливвода-выводаПЛИСимеютсобственныелокальныевводы-выводы,включаяцифровыеианалоговыеканалы.Этилокальныевводы-выводыявляютсялибовстроеннымивмодуль,либомогутбытьдобавленывкачестведополнитель-ного модуля(плагина).

Конфигурируемые вводы-выводы

НетребуетсяспецифическихзнанийПЛИС,HDLилиинструментовсинтезадляиспользова-ниямодуляПЛИСвкачествеконфигурируемоговвода-вывода.Speedgoatпредлагаетпредопре-деленныекодовыемодулиПЛИСдляспециализированныхвводов-выводов,таких,какцифро-выеэнкодеры,трехфазныйШИМ,I2CиSPI,которыемогутсовмещатьсявразныхкомбинаци-яхвпрошивкенаПЛИС.Библиотекаблоков,связанныхсэтойпрошивкой,позволяетбыстродобавлятьтребуемыйфункционалвмодельSimulinkтакимжеобразом,какэтоделаетсядлястатическихвводов-выводов.

БиблиотекаблоковSimulinkReal-TimeотSpeedgoatподдерживаетширотно-импульснуюмодуляцию,измерениеисимуляциюэнкодеров,последовательныепротоколы,синхронизациюицифровыевводы-выводыобщегоназначения.

Algorithm Acceleration

Simulink Real-Time вместе с HDL Coderпозволяетиспользоватьмодуливвода-выводанабазеПЛИСдляускоренияотдельныхчастейприложенияреальноговремени.Возможностьпарал-лельноговыполнениявSimulinkпозволяетвыбратьодинилинесколькомодулейПЛИСвHDLWorkflowAdvisor.Дляпостроенияприложенияреальноговремениосуществляетсяидентифи-кацияподсистемвмоделиSimulink,изкоторыхбудетгенерироватьсяHDL-кодвместоC-кода.Такаявозможностьпозволяетпроектироватьисоздаватьприложенияреальноговремени,которыемогутработатькакнаЦПУцелевогокомпьютера,такинаиспользуемыхмодуляхввода-выводанабазеПЛИС.

15

Кодовые модули ПЛИС для специализированных интерфейсов ввода-вывода и протоколов с использованием модулей ввода-вывода Speedgoat на базе ПЛИС.

Модули Speedgoat на базе ПЛИС для ввода-вывода и ускорения, позволяющие расширить целевой компью-тер мощностью ПЛИС, с возможностью выбора от Xilinx Virtex-II до Spartan-6 и Virtex-6.

Функциональность SPIMaster в виде блока Simulink.

16

Дополнительная информация и контакты

Информацияопродуктах matlab.ru/products

Пробнаяверсия matlab.ru/trial

Запросцены matlab.ru/price

Техническаяподдержка matlab.ru/support

Тренинги matlab.ru/training

Контакты matlab.ruE-mail:matlab@sl-matlab.ru Тел.:+7(495)232-00-23,доб.0609Адрес:115114Москва,Дербеневскаянаб.,д.7,стр.8

Блок драйвера и диалоговое окно в модели Simulink для модуля на базе ПЛИС для использования в приложе-нии реального времени, построенного при помощи Simulink Real-Time.

Окно HDL Coder Workflow Advisor, показывающее выбор модулей Speedgoat на базе ПЛИС для настраивае-мого ввода-вывода и ускорения алгоритма.