基于模型的嵌入式C代码的实现与验证

　　基于模型的设计就是解决该问题的一种方法。Matlab MBD解决方案可以使用户方便地穿梭于建模、仿真、验证与实施之间，而无需重写代码或改变软件环境。经过近几年的不断完善，这种方法已经从概念演变成实际应用中重要的开发模式。洛克希德·马丁、波音、空中客车、通用汽车、奔驰、西门子、摩托罗拉等公司都有应用MBD技术开发的成功经验。

　　1 基于模型的设计优点

　　传统开发模式利用手工编写代码，即把控制策略翻译成高级语言代码，然后用断点调试的方式测试和修改控制程序。其存在很多弊病：

　　①对软件工程师在嵌入式软件代码编写方面要求较高，虽然软件工程师对被控对象的特性和控制方法有深入了解，但往往并不擅长编写MCU的底层代码。这迫使软件工程师花费大量精力去仔细阅读MCU相关说明书。

　　②控制算法的翻译和验证困难。最初的控制策略和算法必须手工翻译成MCU上的程序代码，控制策略的修改将伴随大量原始代码的修改，致使代码的人工维护成本较高。

　　③硬件平台依赖。软件开发过程与硬件平台紧密相连，可移植能力往往较差。硬件平台一旦更换，代码移植成本很高。

　　而在基于模型的设计中通过自动编码生成技术以及循环硬件测试，工程师们可以消除由于手动 *** 作以及缩短通往产品出货的路径时所产生的错误，生成测试、验证以及最终使用产品的编码，大大提高效率。例如，美国直升飞机制造商基于模型设计为TIltrotor飞机开发了飞行控制程序，比原来的方法缩短了40%的软件开发时间。采用传统的设计流程，一个有多年VHDL编码经验的工程师，一般要花费645小时对全功能SDR波形进行手动编码，而另外一个没有多少经验的工程师采用基于模型设计技术，只用了不超过46个小时就完成了相同的工作。通过采用基于模型设计技术，英国国防和航天公司的软件无线电系统(SDR)工程师们能够减少10%的重复工作以及

　　整体开发时间。

　　基于模型的设计与传统设计相比有以下优点：

　　①开发人员具有统一的开发平台，模型的理解具有非歧义性。使用一种公共设计环境，在开发的早期就避免了需求分析错误。

　　②模型复用性好，便于维护、组装。

　　③RTW技术将程序员从代码的海洋中解放出来，使其专注于核心技术的研究上。

　　④基于模型的设计在效率和代码的安全性方面具有无与伦比的优势。

　　⑤可显著降低系统开发周期与研发成本。

　　⑥通过多范畴的仿真改进算法。

　　⑦降低了对物理原型的依赖。

　　⑧设计集成了测试，不断地发现和纠正错误。

　　在大系统开发中广泛采用MBD技术。从美国的F-35、GM的混合动力车，到X系列空天飞机以及欧洲的空客A380，再到G4的开发都采用了基于模型设计。美国CRC出版社于2009年11月出版了第一本基于模型的嵌入式设计专著《Model-Based Design for Embedded Systems》。而国内基于模型的设计应用才刚刚起步，在此方面远远落后于国外技术发展，相关文献很少。在设计中的应用主要还是停留在模型的早期仿真测试上，DSP开发多停留在M文件测试无误后再改编C代码的阶段，代码自动生成和模型检验的例子较少，没有真正体现基于模型设计的精髓。更多地关注Simulink，对更适于嵌入式系统建模的Stateflow应用相对较少，硬件描述语言很少应用。相比而言，MBD方法在自动代码生成领域的研究较多，而对软件在回路仿真方面的研究极少。