Simulink与树莓派联合仿真(HIL平台搭建)

Simulink与树莓派-HIL(硬件在环)平台搭建

• 1. 序
• 2. 准备工作
• 3. 下载适配包
• 4. 配置连接
• 5. 简单测试模型搭建

1. 序

最早知道树莓派能够和Simulink进行连接，是无意中看到的一个simulink网上研讨会的视频，基于Simulink的树莓派开发板(Raspberry Pi)编程，还记得当时看完之后心潮澎湃，这简直就是一个HIL平台啊，不了解汽车电子的童靴可能不是很清楚，最近这几年，各大厂商已经逐渐拥抱AUTOSAR软件架构，并用MBD(Model based design)的开发方式替代传统手写C语言，简单来说，就是使用搭建模型的方式进行软件开发，然后再利用工具生成嵌入式级的c代码，编译好后烧到板子里。

而就目前情况来看，MBD工具主流只有Simulink，在研发和测试阶段，需要依次进行:

• MIL : 模型在环仿真，可以理解为在PC上直接进行Simulink模型仿真测试
• SIL : 软件在环仿真，与MIL不同的是，在PC上，使用模型生成出来的C代码，并在电脑的环境下编译（此处注意，不是交叉编译成嵌入式芯片的二进制文件，而是在PC环境下编译成可执行文件），然后使用编译好的程序进行仿真测试
• PIL : 处理器在环仿真，使用项目用到的MCU，搭载到特定的开发板上，进行仿真测试
• HIL : 硬件在环仿真，使用真实硬件，进行程序的仿真测试

其中，MIL 和 SIL 在PC上使用Simulink就可以顺利完成，但是PIL和HIL这两步，差不多要投入百万RMB才能建的起来（买dSPICE或者其它专业厂商做的配套工具），所以，当笔者看到，Simulink模型能够在树莓派上跑，而且还能通过网络连接PC，进行在线仿真联调时，真是内心小激动了一把，这种300块钱的HIL平台简直不要太好！

好的，话不多说，接下来本文会详细指导，如何使用Simulink与树莓派进行连接，搭建简易的HIL平台。

2. 准备工作

本文所介绍的内容和方法，基于如下环境:

• Matlab 版本 2017a

• 编译器 Microsoft Visual C++ 2012 (C) （可以选择其它编译器，只要matlab支持就行）
  

• 树莓派 ，版本为 3b，添加了外壳散热内存卡和摄像头
  

• Mathwork账号，可以到官网上免费注册，有了账号才能下载Simulink支持树莓派的相关工具包

3. 下载适配包

• 选择 附加功能 -> 获取硬件支持包 ，然后再弹出的页面点击安装，这一步比较耗时，因为要下载716mb的内容。
  
  
  注意: 如果安装失败需要看界面提示，例如我使用的是matlab2017a的版本，是会报下载第三方软件支持包失败的错误，到官网上查找，发现有这个bug报出，并有一套解决方案，解决方案如下链接-1741173，就是下载一个attachment_1741173_13b_through_17a_win64_2018-03-08.zip的包，然后把包里的内容替换掉matlab安装目录中的内容就行。

• 针对连接mathwork官网网速奇差的童鞋，我这边分别把下载好的树莓派硬件支持包，和bug修复补丁文件上传到了百度云上。

  • 树莓派硬件支持包: 密码 291r
  • 补丁文件: 密码 hzmv

4. 配置连接

• 安装好插件之后需要进行配置，配置的时候需要注意，如下在进行连接选择的时候，选择使用网线进行直连，从选项可以看出，树莓派与simulink的连接支持中继网络，无线wifi，和自定义设置，为了稳妥起见，我们还是选择使用网线进行单线连接。
  

• 配置好之后，需要把配置生成的树莓派定制系统烧写到TF卡上，这步需要用到读卡器来读写TF卡。
  

• 烧写好之后，把TF卡插到树莓派上，然后在matlab上进行连接测试。如下为测试连接成功，可以进行后续联调仿真的操作。这一步需要注意，如果对linux的CLI界面操作不熟悉，就需要把如下截图中的信息记录下来，如果比较熟悉可以连上显示器键盘，直接在树莓派的linux系统中查看和修改下面的信息。
  

5. 简单测试模型搭建

首先要确保树莓派硬件支持包已经成功安装，并且主机PC能够和树莓派进行正常通讯。

• 确保硬件支持包正确安装，可以查看simulink library中是否有相关的库模型导入。
  

• 确保主机和树莓派正常通讯可以使用ping命令，ping (树莓派的IP address)
  

确保如上两点成功后就可以进行模型搭建了，如下搭建了一个摄像头仿真的模型，并成功进行了上下位机联调仿真。

• 模型及仿真结果如下
  

• 树莓派实物连接图，可以看到摄像头在运行的时候会有功能指示的小红灯一直在亮，另外树莓派3b型号发热还是挺严重的，贴片散热一定要加，风扇可以暂时不加，我个人这边实际测试，风扇噪音还是有些大的，所以把风扇电源线拔掉了
  
  

至此，一个使用树莓派的简易HIL平台搭建完毕，后续使用模型进行GPIO控制，PWM输出，控制算法实物仿真啊等等，都可以进行拓展。

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