MBDT实现PIL测试步骤

1 从零新建一个MBDT工程

• 按键中断 ：检测S32K144 EVB上的按键SW2，每按下一次，红色LED灯切换一次亮灭状态；
• 周期中断 ：每0.5秒（2 Hz）进入一次周期中断服务函数，切换绿色LED灯亮灭状态，绿色LED灯会亮灭交替闪烁。

从零开始创建MBDT工程可以分为七个步骤：

**1. **将S32K144 EVB连接到电脑上，注意检查OpenSDA端口号和磁盘中S32K144 EVB盘号；

**2. **选择合适的位置作为MATLAB的工作空间，新建Simulink模型，并命名保存；

**3. **在模型中添加必要模块，包括MBD_S32K1xx_Config_Information、Digital_Input_ISR、Periodic_Interrupt_Timer和两个Function-Call Subsystem，如下图：

添加模块到新建工程中 - From autoMBD

**4. **配置模块的参数，各个模块的配置可以参照以下截图（未给出截图的地方保持默认即可）：

MBD_S32K1xx_Config_Information配置1 - From autoMBD

MBD_S32K1xx_Config_Information配置2 - From autoMBD

Periodic_Interrupt_Timer配置 - From autoMBD

Digital_Input_ISR配置 - From autoMBD

**5. **构建中断中执行的功能，本示例执行的功能较为简单，仅控制灯的亮灭。具体的模型如下（两个模型实际上是一样的，只不过输出的引脚不一样）：

周期中断的中断函数模型 - From autoMBD

按键中断的中断函数模型 - From autoMBD

**6. **选择固定步长，配置工程的步长为0.001 s，设置求解器为离散求解器。工程的步长根据实际需要进行配置，但也要考虑模型的运算量。如果运算量大，在设置的步长内不能完成计算，会导致错误结果。

工程求解器配置 - From autoMBD

**7. **至此MBDT的工程已经完成，可以生成代码了。在“C CODE”标签中点击“Build”（快捷键ctr + B），Simulink编译后会将代码自动下载到S32K144 EVB中，并运行起来。一切正常的话，下载后可以看到绿色LED灯在不断闪烁，按压SW2按键，可以控制红色LED灯的亮灭。

从零开始新建一个MBDT工程的基本步骤就是这样的了。

使用模型来构建自己的函数，最常用到的是Simulink中的 Stateflow ，它可以高效的产生和控制各种信号（Signal）、事件（Event）和状态（State）。后期会专门针对Stateflow开一期，欢迎关注。

2 使用S32DS下载生成的代码

可能有读者会疑惑，为什么需要使用S32DS下载生成的代码，Simulink不是已经下载好了吗？原因我总结有以下三点：

• 最重要的一点是 ，底层驱动并不适合通过模型的方式来实现，最高效的还是使用S32DS来配置底层。一般建议将算法部分和底层驱动分开，这样的话需要有一个集成的过程，这就避免不了使用S32DS；
• 使用S32DS进行debug更加高效和便捷，功能也更加强大；
• 通过S32DS还可以对生成的代码进行扩展，扩展一些其它库或者技术栈。

从我目前了解到的，一个完整的基于MBD的开发，还很难摆脱对IDE的依赖，所以这里给出使用S32DS下载生成的代码的示例。同样给出一个视频教程时长约4 min 44 s。

使用S32DS下载生成的代码，一共有6个步骤：

**1. **打开S32DS，新建一个空白工程，并删去main.c文件。注意新建工程时不要选择SDK，因为生成的代码中已经包含了SDK，其他保持默认即可。

*新建S32DS工程（不选择SDK） * - From autoMBD

但如果你在 模型中使用了AMMCLIB的相关模块 ，可以在新建的时候添加相应的AMMCLIB库：

*添加AMMCLIB工具 * - From autoMBD

当然也可以通过添加库的方式添加AMMCLIB，添加库的方法是：选中工程，右键选择“Properties”，找到Paths and Symbols中的Library Paths和Libraries，添加S32K14x_AMMCLIB.a文件和路径即可（其他扩展库也是这样的方法添加）：

*添加AMMCLIB工具 * - From autoMBD

需要注意的是路径和库文件的格式，以我自己安装的AMMCLIB1.1.24为例，格式如下：

• 库文件为 英文的冒号＋文件名 ，不包含路径

*添加库文件 * - From autoMBD

• 库路径为 路径所在目录 ，不包含库文件

*添加库路径 * - From autoMBD

视频展示的例程没有使用到AMMCLIB库，所以没有上述过程。

**2. **将Simulink生成的代码复制到S32DS工程中去，生成的代码在Simulink工作空间一个标题为 “工程名”+“_mbd_rtw” 的文件夹中。生成的代码源文件有：

• common文件夹内所有文件
• inc文件夹内所有文件
• S32K144文件夹内所有文件
• src文件夹内所有文件
• 目录内所有***.c和.h文件***

将上述所有源文件复制到新建的工程中去：

*复制生成的代码到S32DS工程中 * - From autoMBD

**3. **下一步，添加编译路径。需要添加的具体路径如下：

• ${ProjDirPath}/src
• ${ProjDirPath}/src/common
• ${ProjDirPath}/src/inc
• ${ProjDirPath}/src/S32K144/include
• ${ProjDirPath}/src/src/clock/S32K1xx
• ${ProjDirPath}/src/src/power/S32K1xx

值得注意的是， 如添加了库，那么库的include文件也需要包含到路径中 。还是以AMMCLIB1.1.24为例，库的包含路径为：

• C:NXPAMMCLIBS32K14x_AMMCLIB_v1.1.24include

同样视频中也没有这个步骤。添加库的方法是：选中工程，右键选择“Properties”，找到Paths and Symbols中的“Includes”，依次添加上述路径即可。如下图所示：

*添加必要的编译路径 * - From autoMBD

**4. **将startup.c、system_S32K144.c从编译路径中移除，因为这些文件和新建的S32DS工程有重复，编译会报错。从编译路径移除的方法是：选中要移除编译路径的文件，右键选中Buidl path -> Remove from -> Debug_FLASH。

移除编译路径的文件并没有被删除，但不会被编译，同时文件会变成灰色。如下图所示：

*移除编译路径的文件 * - From autoMBD

5. 至此生成的代码已经成功导入到S32DS中了，可以点击编译查看是否有错误。

*编译S32DS工程 * - From autoMBD

**6. **点击Debug虫，开始下载代码

下载S32DS工程* * - From autoMBD

下载成功后，即可开始Debug，下图方框中的按钮分别是：运行、暂停、终止、断开连接、步入、步进、步出。

*S32DS Debug调试 * - From autoMBD

通过S32DS下载的代码，功能和Simulink下载的是完全一样的。

3 基于MBDT实现PIL测试

通过MBDT，实现PIL（Processor In the Loop）是比较简单的。

PIL的基本原理是，Simulink在下载代码的同时，会在代码中包含一段通信协议。该通信协议可以接受Simulink发送的指令，并传输代码运算的结果到Simulink。

在Simulink的每一个步长中，Simulink会将输入信号发送到MCU，MCU计算好后，再将结果传回Simulink，周而复始实现PIL测试。一般采用的是串口通信方式，本示例中使用的是UART通讯。

**Tips：**该通信协议被称为rtiostream，是Simulink开发的，有兴趣的可以去了解一下。

这里要提一下，在MCU的应用中，是没必要做SIL（Software In the Loop）的，因为SIL是在电脑上跑（跑的是exe文件），而实际代码是在MCU中跑。这样的SIL测试结果没什么意义。MCU的应用中，一般只需要执行PIL和HIL。

开展PIL测试需要创建两个工程：Model工程是被测工程，会生成代码，并下载到MCU中运行；Top工程是上位机工程，用于产生Model工程的输入信号，并与MCU进行数据交互。

本示例中对 AMMCLIB中的Sin函数进行PIL测试 ，测试其在MCU中的运行效果。开展PIL测试一共分为了四个步骤：

**1. **首先将S32K144 EVB连接到电脑上，并为MATLAB选择合适的工作空间。前文已经提到过，这里不再赘述。

**2. **创建Model工程。Model工程比较简单，可按以下步骤进行创建：

• 添加MBD_S32K1xx_Config_Information模块，并配置参数；
• 添加GFLIB_Sin_FLT、输入和输出模块；
• 配置工程步长为0.001 s。

创建的Model工程如下图所示：

*PIL测试的Model工程 * - From autoMBD

**3. **创建Top工程。可按以下步骤创建：

• 添加Model模块，并关联到需要测试的model工程；
• 添加对照模块，斜坡输入（斜率π，初始值-2π）作为输入信号；
• 配置工程步长为0.001 s。

值得注意的是，PIL的输入信号要转换为单精度数，因为MCU处理的是单精度数据。创建的Top工程如下：

*PIL测试的Top工程 * - From autoMBD

**4. **至此PIL测试的模型搭建已经完成了。将仿真总时长设为6 s，点击Run即可开始PIL测试。测试过程中的现象可查看上面的视频，这里给出一个测试结果的图：

*PIL测试的结果 * - From autoMBD

由于斜坡输入的斜率为π，初始值-2π，总仿真时长为6π，那么测试的输入信号范围是-2π到4π。从上图可以看到，-2π到2π之间的曲线是吻合得较好的，当输入信号大于2π时，MCU的Sin函数计算结果开始出现失真。

查看AMMCLIB的手册说明，找到GFLIB_Sin_FLT的说明

*GFLIB_Sin_FLT的说明 * - From AMMCLIB手册

可以看到这里要求的输入范围是-π到π。一般对于MCU来说，算力非常紧张，所以这种非线性的数学函数会有特殊的要求，如果不满足就会出现失真，结果不正确。所以我们在使用这类函数的时候一定要注意使用要求，从而保证最佳的性能。