寫一個具有model based design功能的Simulink需要哪些技術？難度如何？

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Simulink自從有了model based design之後就如虎添翼，有點黑科技的感覺。我一直想做一個有類似的功能的開源項目：能夠和腳本語言交互，使用圖形方式建立模型進行模擬，並且可以將模型編譯成c代碼或者可執行代碼。請各位大神幫忙分析一下，或者給個思路，謝謝！

題主您好，我在CSDN與matlab論壇也看到過類似的問題，但是回答的專家往往從專業角度分析，把難度預估過大，甚至建議放棄。但事實上，類似的數值模擬軟體(基於可視化模塊的)，我在大二時已獨立製作出來，名叫《SimuBlocks》，現已獲得第九屆全國計算機設計大賽一等獎，免費使用，暫未開源。下載地址為http://pan.baidu.com/share/link?shareid=1801351120uk=2870215393

有圖有真相，這是軟體截圖:

(主界面)

(前面的窗口是示波器輸出，後面的是模型搭建區域，這裡是求解洛倫茲氣象方程組，輸出圖像是著名的洛倫茲吸引子)

作為本軟體作者，下面簡單說說它的製作流程和相關問題(由於版權問題不方便透露部分細節還請理解，但是總體思路和過程一定會完整描述)

首先軟體核心是對模型網路的模擬計算，這一部分問題可細分為:如何描述模塊，如何描述網路，如何驅動整個網路的運算。作者選用的語言是C++，所以很自然用類來描述模塊，這樣做有很多好處，在此不一一贅述，但應該說明，使用面向對象也不是必須的，如也可採用函數+結構體來進行模塊描述;網路描述即對用戶給定的一組互相關聯的模塊進行記錄，如果是擅長演算法理論的同學在此可能聯想到樹，圖等數據結構，這可以理解，因為模擬網路直觀上的確是一張"圖"，但是如果按此思路往下，可能就會想到專門構造一張圖結構來管理和描述模塊。但是作者認為，這裡如果採用第三方數據結構描述網路，在性能上會打折扣，而且程序會不美觀簡潔，而研究發現，通過對模塊類特殊的構造，可以讓網路由一個個模塊自身進行描述，而不靠第三方數據結構管理，具體細節在此省略;正是用了上述特性，在驅動網路計算上也變得簡單---從示波器模塊開始激活運算程序，利用模塊自身和網路的關聯，運算很快擴散開完成一趟。即便驅動運算上採用了較好的方法，但同為網路模擬軟體咱也"不能免俗"------這裡也要面對"代數環"問題，即網路存在反饋時，模塊的輸入又依賴輸出，如果不加控制就會陷入永久循環，這個問題作者採用了全局--局部時鐘非同步檢測的方法來解決，這個技術可以公開簡述下:全局網路上給定一個時間變數gT，每個模塊內部設定一個局部時間nT，初始時令gT為設定好的起始時刻，令nT為任意負數，使得二者初始非同步，gT由模塊外部程序控制增加(一趟計算後增加模擬步長dT)，當模塊每次計算時，先檢查二者是否相同，如果不同則未產生代數環，按照預設功能程序計算並返回結果，同時令nT=gT;否則產生代數環，這時不做任何計算，直接返回上一時刻的結果(一份緩存)。將此演算法實現在會產生代數環的模塊內(積分模塊等)，可以很好的解決此問題。以上核心程序作者在控制台程序里完成，完全與圖形界面分離，以保證穩定性和方便移植其他平台。

（如圖是主界面繪製部分程序）
核心完成後，接下來是可視化過程(使用MFC，無其他特殊庫，windows98以上系統測試均可運行)，雖然這部分只是把核心程序整合到一個圖形化界面里，難度不大，但是工程量卻更大。首先是製作各模塊的圖標，這裡沒有像simulink那樣直接用程序畫圖標，是因為作者認為那樣太"簡單粗暴"，雖然可以說模擬軟體不用太講究長相，但畢竟使用模擬計算的用戶也是人，也愛美嘛，所以作者就用flash設計製作圖標，並採用2D遊戲程序的一些繪圖技術，來表現整個模擬網路，相信使用過的同學應該會對視覺效果給予一些肯定，界面程序方面大致可歸為兩個類-----一個類管理模塊，數據上記錄模塊和埠位置等信息，功能上實現刪除和新增模塊等;另一個類管理連線，數據上記錄線條的結點位置以及關聯的模塊，功能上實現線條的增刪和動態分配空間等;可視化的另一大部分就是示波器與繪圖儀窗口，原理是驅動核心層開始計算後，連續從示波器模塊採集數據並存入堆內存，計算結束後，新建一個示波器窗口對象，把堆內存指針傳入，由顯示窗口進行分析繪圖。這裡也是總結了simulink輸出圖像操作上的一些不足，所以在圖像窗口中加入了隨滑鼠自由拖動，自由縮放的功能，並且在同一窗口內加入了諸如極值，零點，導數等數據分析功能。（如圖是示波器按照散點模式進行顯示）
最後一部分是模型文件的保存與載入功能，這裡的工作量僅次於可視化，開始甚至由於預期很複雜而想過放棄此功能，但是後來偶然想到了一種記號法---即把各類模塊編號，保存時以數字代替具體模塊，描述有哪些模塊以及之間的連接關係，當然模塊運算參數，模塊位置以及線條信息的保存也是必須的;載入模型文件時按照序號和其他參數再次構造即可。以上就是製作一個類似simulink軟體的簡略過程，自然還有不少細節未予描述，例如模塊的具體計算，誤差控制問題，圖像繪製問題等。另外到作者編輯本文時，最新版為3.1版(尚未上傳，預計本周內)，已加入子系統封裝功能，而下一版本會加入自定義模塊---允許用戶使用lua腳本程序編輯模塊功能，實現自己的計算模塊，整個軟體打算到此完結，因為加入腳本介面後，模擬模塊可以由廣大用戶自行擴展，作者全當是提供了一個模擬框架，而且目前不考慮收費，就是收費也不會超過五元(相比simulink大家懂得)，只希望自己祖國的模擬軟體越來越好，也希望以此軟體作為青春和大學的一個印記，不得不承認，或許一生都無法超越simulink那種軟體巨頭，無論是功能上還是模塊數量上，但是這並不妨礙我們寫出自己的模擬工具，無關攀比，只是一種情懷，一種喜悅:) (第一次在知乎寫份回答，不免有很多粗糙的地方還望見諒，如有任何問題可以在評論中問我，一定會儘可能解答清楚)