C文件的s-function模板

自己摸索+参考了一部分ChatGPT的回答，也通过搭建电路验证了控制的有效性。

意义：能直接将CCS工程的控制代码copy到s-function模块，在simulink中只需要搭建好PWM模块和主功率电路即可，好处是能节省时间，且对实际系统的还原度更高，能验证一些复杂的控制策略的效果。

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事前准备：需要为MATLAB安装MinGW64 Compiler编译器，配置环境，否则无法编译。参考：

Matlab mex -setup 找不到编译器：为MATLAB安装MinGW64 Compiler编译器_matlab安装mex_booksyhay的博客-CSDN博客

在Library中搜索S-Function Examples，按照以下顺序双击打开：

就能得到一个level-2的S-function模板sfuntmpl_basic.c。（level-1的已经基本不再使用）

将sfuntmpl_basic.c文件复制出来到与仿真文件的同一文件夹下，再进行修改名称，添加头文件，声明变量等。建议将宏定义和内联函数等定义都放在头文件中；因此我的头文件包含（如果你喜欢的话也可以将代码全部放在.c里，这样就只需要引用simstruc.h和mex.h）：

#include "simstruc.h"//定义S函数的接口
#include "Gen4PlateSet.h"//C2000相关的一些接口
#include "LoopDef.h"//环路控制相关的宏定义
#include "mex.h"//MATLAB C/C++接口中的一个头文件

将这个.c文件重命名为LoopControl.c，那么它的整体架构是这样的：

/*Part1
头文件、宏定义等。

/*Part2
控制相关代码：Copy来自CCS的控制相关代码。

/*Part3
mdl函数：至少要包含mdlInitializeSizes、mdlInitializeSampleTimes、mdlInitializeConditions、mdlOutputs和mdlTerminate。

对于完成以上配置的S-function，它的生命周期是先在仿真开始时执行mdlInitializeConditions，然后每过一次采样周期，完成采样后就会执行一次mdlOutputs，仿真结束执行mdlTerminate。

因此，我们需要将控制算法放在mdlOutputs中保证其周期性执行，初始化代码放在mdlInitializeConditions中。

mdlInitializeSizes和mdlInitializeSampleTimes主要用于配置输入输出个数、采样时间等。

mdlTerminate里什么都不需要写，但是没有它会编译错误。

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对于电力电子控制器相关S-function函数的配置，我配置的模板如下（8个输入，5个输出，采样频率为100kHz）：

#define S_FUNCTION_NAME  LoopControl
#define S_FUNCTION_LEVEL 2
 
#include "simstruc.h"
#include "Gen4PlateSet.h"
#include "LoopDef.h"
#include "mex.h"
 
#define N_INPUT   8
#define N_OUTPUT  5
#define SAMPLE_TS  (0.00001)
 
static void DataInput(const real_T* adc)
{
    InputData.XXX= adc[0];
    ......
    InputData.XXX = adc[7];
}
 
static void DataOutput(real_T* out)
{
    out[0] = OutputData.YYY;
     ......
    out[4] = OutputData.YYY;
}
 
/**********控制代码Start**********/
 
包含控制算法LoopCtrl()、初始化函数LoopCtrlInit()
建议将宏定义和内联函数打包放在LoopDef.h中
 
/**********控制代码end**********/
 
static void mdlInitializeSizes(SimStruct *S)
{
    // 设置输入端口个数
    if (!ssSetNumInputPorts(S, 1)) return;
    ssSetInputPortWidth(S, 0, N_INPUT);
    ssSetInputPortDirectFeedThrough(S, 0, 1); 
    // 启用直接穿透，也就是输入更新完毕输出会马上更新
    ssSetInputPortRequiredContiguous(S, 0, true); 
    // 设置连续存储，优化性能
 
    // 设置输出端口个数
    if (!ssSetNumOutputPorts(S, 1)) return;
    ssSetOutputPortWidth(S, 0, N_OUTPUT);
    
    ssSetNumSampleTimes(S, 1);//采样时间的个数
    ssSetNumRWork(S, 0);//设置实数型工作向量的大小为0
    ssSetNumIWork(S, 0);//设置整数型工作向量的大小为0
    ssSetNumPWork(S, 0);//设置指针型工作向量的大小为0
    ssSetNumModes(S, 0);//定义状态向量中模式的数量为0
    ssSetNumNonsampledZCs(S, 0);//无非采样零点
    ssSetOptions(S, 0);//将选项设置为默认值
    
}
 
static void mdlInitializeSampleTimes(SimStruct *S)
{
    ssSetSampleTime(S, 0, SAMPLE_TS);
    ssSetOffsetTime(S, 0, 0);
}
 
static void mdlInitializeConditions(SimStruct *S)//只在仿真之前初始化一次，初始化代码放这里
{
    LoopCtrlInit();
}
 
static void mdlOutputs(SimStruct *S, int_T tid)//在每个采样周期结束后立即执行的
{
    const real_T *u = (const real_T*) ssGetInputPortSignal(S,0);//定义只读的输入指针变量u
    real_T       *y = ssGetOutputPortSignal(S,0);//定义输出指针变量y
    
    DataInput(u);
    LoopCtrl();
    DataOutput(y);
    
}
 
#ifdef  MATLAB_MEX_FILE    /* Is this file being compiled as a MEX-file? */
#include "simulink.c"      /* MEX-file interface mechanism */
#else
#include "cg_sfun.h"       /* Code generation registration function */
#endif

说明：

1、InputData和OutputData结构体需要自行配置，LoopCtrl()为你的环路控制函数, LoopCtrlInit()为你的初始化函数，需要你自行配（fu）置（zhi）。

2、注意此处的采样时间的个数应设置为1，如果你设置了ssSetNumSampleTimes(S, 2)，那么你就需要配置两个采样时间ts1和ts2，系统就会在m*ts1+n*ts2的时间点进行采样。

3、对于输入、输出而言，我只定义了一个输入端口和输出端口，但是它们的维度分别是8和5，因此你需要在仿真中使用mux和demux。

配置完毕后，还需要执行以下matlab代码来完成C语言的编译，才能在仿真中使用你的控制器：

setenv('MW_MINGW64_LOC', 'C:\TDM-GCC-64');
mex -setup C++;
mex LoopControl.c;

如果你的代码缺少什么，编译器会如实地告诉你，你对代码中缺少的部分进行添加。

最后当然是不要忘记设置你的S-Function模块参数：