RTLAB非同步通信案例

來自專欄 RTLAB半實物模擬教程

非同步通信概述

通過RTLAB軟體自帶的通信模塊，RTLAB模型（model）能與第三方軟體（app）通信。由於model中運行的步長很小（如100us），而app的串聯通信步長常常很大（如1s）。因此它們的通常是非同步通信。

在非同步通信前，必須模仿模板，按照自己的需求編寫一個c/c++ 文件：AsyncIP.c。在這個c文件中，定義了發送/接受 數據的格式、開闢內存的大小等。在模型初始化過程中，這個文件會被編譯成可執行文件，發送到下位機中運行。注意，開闢的共享內存是指在下位機上的內存。

在模型運行過程時，共享內存中僅存放模型的運行數據。假設模型的步長為10ms，則共享內存中的數據將以10ms的刷新速率被刷新。通過下圖中的模塊，可以設定數據發送的速率。圖中設定每100個採樣發送一次，則每隔1s，將共享內存中的數據按照AsyncIP.c中定義的數據格式，發送到model中定義的IP地址，即本文的app端。

在app端需要根據數據格式進行解析，得到模型運行數據。同樣，app端發送的數據會被AsyncIP.c 文件解析後存放在共享內存中，由model的receive模塊調用。

注意：由於rtlab模型運行在linux系統，而app一般運行在windows系統，因此數據傳輸時會存在大小端問題。在讀取到rtlab發送來的數據，需要進行數據解析。同樣，app數據發送到rtlab端也需要進行解析。

下圖給出了一個項目中model與app 非同步通信的流程。

首先，model在初始化階段會開闢一塊共享內存。然後啟動第三方程序，程序會鏈接到內存，執行相關代碼。在實際運行時，可以由app發送數據到內存，model定期地讀取內存中的數據，用於model的控制。也可以是model 發送數據到內存中，app定期讀取內存中數據，用於app運行。或者兩者兼有之。

非同步通信應用編譯

搭建RTLAB模型

非同步通信必須要用RTLAB庫中的三個模塊：OpAsyncGenCtrl,OpAsyncRecv,OpAsyncSend。

OpAsyncGenCtrl：非同步通信控制模塊用於配置非同步通信的基本參數，模型中至少有一個這個模塊。同一個模型內，可以有多組控制模塊、接收模塊與發送模塊。

OpAsyncRecv：非同步通信接收模塊用以接收共享內存中的數據。

OpAsyncSend：非同步通信發送模塊用以將模型數據發送至共享內存中。

RTLAB自帶的案例模型中，介紹了這三個模塊的基本用法。

模型地址： ...RT-LAB/v11.1.4.59/Examples/IO/Generic/asyncip/models/Simulink

準備C代碼

當確定了model與app交互的數據後，需要編寫相應的c代碼實現app的功能。RTLAB提供定義了非同步通信API函數的頭文件 AsyncApi.h。

地址在：.../RT-LAB/v11.1.4.59/common/include_target

RTALB提供了兩個案例，包含了完整的模型和c 代碼。

• IO/Generic/async_ip UDP/IP和 TCP/IP 通信
• IO/Generic/async_serial 串列通信

準備Makefile

makefile用於將源代碼編譯成可執行文件。

RTLAB提供了一個案例：

/Examples/IO/Generic/asyncserial/test/Simulink/AsyncSerial.mk.

一般都基於這個模板進行編寫makefile。 具體內容可查看該模板。

在編譯過程中，RTLAB會把核心庫如：LibOpalCore.a 和libOpalUtils.a 載入到模型目錄中。libOpalAsyncApiCore.a顯然不屬於核心庫，在非同步通信模型中，需要手動添加。

RTLAB I/O庫中非同步通信的模塊都已通過m 文件的方式將必要的庫添加到模型目錄之中。因此用戶自形搭建非同步通信模塊時需要注意將libOpalAsyncApiCore.a添加到目錄中。

為了使makefile可以鏈接模型目錄中所有的庫，需要通過（adding the opotion -L.）把模型文件夾增加到庫路徑中。（沒太懂）

RTLAB配置

在源代碼和模型建立好後，編譯的前兩個步驟（generate model和generate code）會自動調用需要的文件如makefile文件、源代碼、頭文件，從而編譯出可執行文件。接下來的編譯步驟會確認是否所有配置都已完成。相關過程會顯示在「Compilation View」中。

當編譯出現問題時，按照如下步驟進行：

1.在模型編輯的文件頁面，用戶可以指定需要載入到模型中的文件。

具體文件地址可參考：

G:matlab2014 oolboxphysmodpowersyspowersyssfun_discreteVariableDelay.cG:RTlab2017OPAL-RTRT-LABv11.1.4.59ExamplesIO\_Generic_async_ipAsyncIP_sourceAsyncIPUtils.hG:RTlab2017OPAL-RTRT-LABv11.1.4.59ExamplesIO\_Generic_async_ipAsyncIP_sourceAsyncIP.mk

如前所述，若libOpalAsyncApiCore.a 庫沒有在matlab回調函數階段添加到編譯過程中，則需要將該庫添加到上圖的列表中。這個庫的路徑是（需要把$RTLAB-ROOT$ 添加到RTLAB 的根目錄中）：

$RTLAB_ROOT$/common/lib/redhawk/libOpalAsyncApiCore.a for Red Hat targets。

這個庫需要轉成binary模式。Category這欄都設置為「Asynchronous Process」。

可執行文件也必須轉成binary模式

2.在development頁面，如下圖所示設置。之後即可完全編譯模型。

模型運行

接下來就是 載入模型、運行模型以及終止運行。