Simulink代码生成： Storage Class配置
之前一篇博客《Simulink代码生成： 信号线、参数配置》中，提及了一部分Storage Class（存储类型）的配置及其代码。本文更加详细地研究Storage Class中各个选项的含义以及生成的代码。
文章目录
- 1 示例模型
- 2 Storage Class配置及其代码
- 2.1 Auto
- 2.2 Model Default
- 2.3 Exported Global
- 2.4 Imported Extern
- 2.5 Imported Extern Pointer
- 2.5 Bitfield
- 2.6 Volatile
- 2.7 ExportToFile
- 2.8 ImportFromFile
- 2.9 FileScope
- 2.10 Localization
- 2.11 Struct
- 2.12 GetSet
- 3 总结
1 示例模型
首先打开Simulink，建立一个简单的具有输入、输出和Gain模块的模型。将输入信号线命名为Input1，并Resolve to Simulink Signal object，也就是左边的蓝色小叉子。
然后在Matlab命令行输入：
>> Input1 = Simulink.Signal;
此时在Matlab工作区就会建立一个名为Input的信号对象。双击Input1，就可以编辑该对象，包括编辑Storage Class。
将Data Type配置为single，然后本文开始研究Storage Class中的各个选项，以及对应生成的代码。
2 Storage Class配置及其代码
2.1 Auto
Storage Class的第一个选项就是Auto，也就是自动的意思。字面上看不出来自动的存储类型究竟是什么样，所以Ctrl + B生成代码看一下。
观察生成的c文件可以看出，Input1是作为demo_U这个结构体变量的一个成员出现的。这个结构体的定义又是在demo.h中完成的，见下图。如果模型由多个输入，那么这个结构体中就会有多个一一对应的成员。
这种Auto的方式一般是不会使用的。如果需要了解更多Auto配置的生成代码的机制，可以参考Matlab帮助文档《Standard Data Structures in the Generated Code》。
2.2 Model Default
将Storage Class选为Model Default后，会多出两个文本框可以填写。
其中，Alias表示该存储对象的别名。也就是说，该信号无论在Simulink里面叫什么名字，生成代码的时候都会换成这个名字。Alignment表示数据对齐边界，但博主也并不是很了解，可以参考帮助文档。一般设为-1的默认值，生成代码的时候会采用最佳的对齐方式。
如果Alias和Alignment这两项默认不改，生成的代码就会和Auto一致。假设将Alias改为Input1_Alias，并生成代码，代码中所有原来的Input1，就会被替换成Input1_Alias，如下图。
2.3 Exported Global
将Storage Class选为Exported Global。字面上意思是将其输出为全局变量。
生成代码如下：
这里可以看到，生成的代码直接把Input1这个变量定义出来了，而不象是之前的结构体。而且，定义Input1的时候是在模型对应的c文件内定义的。接着再打开demo.h头文件。
可以看出，在demo.h中用extern关键字对Input1这个变量进行外部声明。也就是说，只要别的C文件包含了这个demo.h，就可以给Input1这个全局变量赋值。
这一点非常有价值，可以通过这个特性，在一个项目中用很多模块分别生成代码，分别编译代码，最后再链接到一起，从而实现了一个团队的分布式开发。而不需要将所有人的模型先集中成为一个大模型，再生成代码。
博主认为，Exported Global比较适合用于Outport的信号线，因为Inport的输入量一般是别的模型产生的，Outport是自己的模型产生的。
2.4 Imported Extern
将Storage Class选为Imported Extern。字面上意思是这个变量是外部引入的。
生成代码如下：
可以看出，step函数中用到了这个Input1，但是并没有在本文件中定义这个变量。
打开demo_private.h可以看到，在这个头文件中外部声明了Input1。也就是说，别的文件中定义了Input1。
这个选项还是比较适用于输入端口的代码生成的。
2.5 Imported Extern Pointer
将Storage Class选为Imported Extern Pointer，字面上意思是引入外部指针。
观察生成的step函数和private头文件可以发现，除了Input1是个指针，其余的和Imported Extern选项一样，这里不做赘述。
2.5 Bitfield
这个确实不太懂，工作中也没遇到过。为了不误导大家，就不写了，只占个坑。如果有了解的朋友，还望不吝赐教哈。
2.6 Volatile
将Storage Class选为Volatile，字面上意思是可变的。选完以后，会多出3个用户参数可以填。HeaderFile指的是头文件，这里写headerfile.h，变量的外部声明就在这；DefinitionFile指的是C文件，这里写definitionfile.c，变量的定义在这个c文件中；Owner写chhttty（也就是博主的网名)，也可以不写。
生成代码如下：
可以看出改变了的定义和声明是在headerfile.h和definitionfile.c中的。这里要注意到，Input1这个变量是被volatile修饰的，也就是告诉编译器，这个变量的值要从内存中读取。
搞汽车软件开发的肯定会马上想到标定量的概念。但是标定量定义的时候，一般还需要加上一个const关键字，以免程序其他地方修改这个变量值。如果要生成const这个关键字，可以通过脚本替换，也可以通过自定义用户自己的storageclass类型来实现。
2.7 ExportToFile
将Storage Class选为ExportToFile，同时设定HeaderFile和DefinitionFile。
这个选项和Exported Global相似，会定义这个变量。区别在于，定义的文件不是在demo.c本身，而是用户自己指定的文件HeaderFile和DefinitionFile中。DefinitionFile代码如下：
2.8 ImportFromFile
将Storage Class选为ImportFromFile，同时设定HeaderFile。
这个选项和ImportExtern类似，只是这里需要指定headerfile。生成代码如下：
注意观察private头文件，这里和ImportExtern选项不同，不再是extern修饰Input1变量，而是直接用#include包含了我们指定的头文件。
2.9 FileScope
将Storage Class选为FileScope。这个选项会生成静态全局变量，只在本文件内调用。如果还是把之前的Input1变量设为FileScope，生成代码会报错，应该是和模块输入的性质有冲突。所以这里就用Gain模块的增益参数来演示。
将Gain模块的参数设为gain1，如下图。
然后再Matlab命令行执行以下命令：
>> gain1=Simulink.Parameter;
>> gain1.Value = 3;
此时在Matlab工作区会生成gain1参数对象。将其Value值改为3，StorageClass改为FileScope，保存。
然后生成代码如下：
可以观察到，在本代码中，用static关键字修饰gain1这个参数，并将其赋值为3。也就是说，gain1是个静态的全局变量。
这就表明，gain1这个参数只有在demo.c这个c文件中才能用，其他文件用到了就会报错。
2.10 Localization
这个选项和ExportedGlobal的结果一样，有可能是模型太简单没有反映出区别。待进一步研究。
2.11 Struct
将Storage Class选为Sturct。这个选项生成的代码和默认的Auto类似，都会有一个结构体来包含成员Input1，只是这个结构体是用户自定义的，比如下图中定义为struct1。
生成代码中可以看到自定义的结构体：
不过博主确实想不到需要这么搞的需求，毕竟结构体这个不够简洁直观。
2.12 GetSet
将Storage Class选为GetSet。这里和之前都不同，代码会生成一个函数来获取输入值或者设置输出值。定义一个头文件headerfile.h，同时会默认GetFunction和SetFuction函数。
生成代码如下：
可以理解成从headerfile.h中调用get_Input1()这个函数。另外，也可以自定义get函数。
3 总结
Simulink的StorageClass配置选项很多，可以按照项目需求自己定义。
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