在ARM微控制器上部署MATLAB/Simulink仿真模型

在ARM微控制器上部署MATLAB/Simulink仿真模型

苏勇，[email protected]，2022年12月

Introduction

本文在于记录使用Simulink建模仿真，到最终部署到微控制器上的过程。从Simulink算法模型到目标硬件平台可以支持的可执行文件，大体经过Matlab的各种模型描述语言，编译成通用C语言，再在目标硬件平台的编译环境中编译生成最终的可执行文件。市面上的相关的学术研究和实践经验，大多是使用了MATLAB已经官方认证集成的BSP，例如：Arduino、TI DSP、STM32、树莓派等，在这些工具包的加持下，MATLAB配合具体的目标平台的集成开发环境，可以一通到底。但实际上，MATLAB只要在将Simulink工具描述的算法模型转化成C语言，完全可以由开发者自行进一步适配的具体平台，而不需要依赖于具体的官方认证的设备支持包。更进一步，适用于Arm兼容的微控制器，Matlab已经集成了一个通用的模板，在将Matlab算法语言转化成C语言的过程中特别考虑在嵌入式平台上执行的代码优化。

本文详细演绎了从Simulink创建模型，仿真验证，之后再生成C源码部署到plus-f5270开发板的全过程。 其中描述的方法和操作步骤，为后续部署更多仿真模型奠定了基础。

Overview

从Simulink中以符号图形和算法框图表示的仿真模型，转化成可编译的C源码，再到可以运行在嵌入式平台的可执行程序，经历了多个阶段的处理，在每个阶段需要对应的工具，将上一阶段的输出文件作为本阶段的输入，经过处理后再输出给后续的环节。

图x 从Matlab模型到目标平台可执行文件

图x完整展示了MATLAB从算法模型到可执行程序的各个环节：

• 使用MATLAB、Simulink和Stateflow工具可以在MATLAB中创建模型，此时的模型可能是以逻辑图符号的方式表示，保存成model.mdl文件

• RealTime Workshop（RTW）是MATLAB中的一个工具，是用来做仿真的软件开发环境，可以使用描述模型符号及其逻辑关系的model.mdl文件作为输入，经过本地编译，形成描述模型的model.rtw文件。RTW文件是以ASCII码的形式存放，开发者可以直接读其中的内容。

  • TLC目标语言编译器（Target Language Compiler）是生成C源码的关键环节。TLC目标语言编译器也是RTW的一部分，可以读取model.rtw文件
  • 中的信息，将模型转化成源代码的描述。TLC目标语言编译器可以输出成多种语言，例如M语言、VHDL语言等，C语言是其中的一种选项。生成C语言也可以使用不同的模板，以约束生成代码的组织方式和风格，例如，一般实时目标使用grt.tlc模板，嵌入式实时目标使用ert.tlc模板。
  • 使用RTW生成源码，还有更多灵活的操作，例如，使用配置宏观代码框架的系统TLC文件和配置单个模块的模块TLC文件，直接用函数源码定义算法模块的S-Function等。RTW不能转换S-Function的代码，需要开发者手写代码嵌入到生成代码中。
  • RTW还能根据makefile的模板文件，生成可适用于目标硬件平台编译环境的makefile文件model.mk。但这个不是必须的，如果某些集成开发环境没有适配到MATLAB中，就需要手动添加生成的源文件到对应的集成开发环境当中。

• 通过TLC目标语言编译器生成的C源码文件model.c文件，可以直接加入到嵌入式系统的集成开发环境当中（例如Keil）参与编译。但实际上，这里生成的C源码文件主要是描述算法的实现，是应用程序的框架，仍需要开发者在具体嵌入式硬件平台上，结合实际应用，手动向其中嵌入具体的输入输出函数。

• MATLAB的工具生成算法执行的源码框架，配合目标嵌入式硬件平台的适配移植，最终在嵌入式硬件平台的编译环境中完成编译链接，最终生成可以在目标嵌入式硬件平台上运行的可执行文件。后续可以使用目标嵌入式硬件平台的一般操作过程完成下载和调试。

MATLAB、Simulink、StateFlow、Real-Time Workshop之间的关系

MathWorks ®

• MATLAB 是一个集成开发环境，包含M语言的解析器，同时还提供多种特定应用的工具箱。
• Simulink 是集成在 MATLAB 中的众多工具箱的一个，作为建模、分析和仿真的交互环境。
• Stateflow 是Simulink中的一个功能组件，通过状态图执行选项拓展了 Simulink 的功能，使得可编程的状态图也能作为Simulink仿真系统中的一个组件。
• Real-Time Workshop 在早期版本的MATLAB中曾经作为一个独立的组件，但后来并入Simulink工具箱中，可用于从Simulink模型生成优化的、可移植的和可定制的ANSIC代码。利用它可以针对某种目标平台（例如嵌入式平台）或是部分子系统可下载执行的C代码，以展开硬件在回路仿真。
• Simulink Coder即是之前的 Real-Time Workshop 和 StateflowCoder，可以从 Simulink 框图和 Stateflow 系统以及 TargetLink 模型中自动生成 C 代码。

MATLAB Coder、Simulink Coder、Embedded Coder之间的关系

Mathworks公司的MATLAB软件环境中有3个代码生成工具：Matlab Coder、Simulink Coder和Embedded Coder。MATLAB可以将M语言转化成目标代码，Simulink Coder可以将Simulink中的仿真模型转化成目标代码，而Embedded Coder 依赖于MATLAB Coder以及Simulink Coder的，通过进一步优化，主要生成用于部署在嵌入式平台上的源码。

图x MATLAB中的3中Coder生成器的关系

考虑最终将生成的C代码部署到嵌入式平台上，从MATLAB程序和从Simulink模型生成源码的工具流有一些区别，如图x所示。

图x MATLAB中多种Coder生成器的工作流

从MATLAB算法模型到C语言

此处以实现一个流水灯的模型为例，说明基于模型设计的全过程。

在Simulink中配置模型的开发环境

在MATLAB中启动Simulink后，可通过工具栏的“建模”->“模型设置”，激活“配置参数”对话框。如图x所示。

图x 在Simulink中打开配置参数对话框

在“配置参数”对话框中，首先配置“求解器”。求解器是Simulink用数值方法结算模型切片状态的引擎，对应于Simulink的仿真过程的行为。这里考虑将来是在嵌入式系统中作为周期任务更新求解过程，设定在Simulink的仿真行为同嵌入式系统类似，为“离散”的“固定步长”，计算步长的时间为10ms，对应于配置对话框中的0.01s。如图x所示。在实际的嵌入式系统平台运行求解器时，将使用一个硬件定时器，以10ms的周期触发中断，执行求解器的程序。

图x 在配置参数对话框中配置求解器

在“配置参数”对话框的“硬件实现”标签中，选择即将生成代码的目标平台。考虑到未来将会在ARM微控制器的平台上部署（但不在Simulink的支持设备清单中），这里将“设备供应商”选择为“ARM Compatible”，选择“设备”类型为“ARM Cortex-M”。特别注意将“Code Generation system target file”选择成为“ert.tlc”，这是最终生成C语言的配置文件。

图x 在配置参数对话框中配置硬件实现

实际上，在配置TLC时，配置参数对话框会自动切换到“代码生成”页面，在这里选择使用etc.tlc文件。如图x所示。

图x 在配置参数对话框中配置代码生成

从图x中可以看到，Simulink提供了多种TLC配置文件可选。这里选择的ert.tlc，是专门适用于Embedded Coder生成嵌入式系统C代码的。

配置好项目之后，保存模型文件到文件系统中。从图x中可以看到，Simulink保存的模型文件可以有两种后缀名，一种是“.slx”，另一种是“.mdl”，这里，我们使用默认的“.slx”文件后缀名，保存成“leds_model.slx”文件。

图x 在Simulink中保存模型文件

在MATLAB中创建符号和框图描述的算法模型

在plus-f5270开发板上设计了4个可编程的LED灯，有原理图如图x所示。

图x plus-f5270开发板上的可编程LED灯

这里要设计一个逻辑，用一个计数器驱动小灯的亮暗状态，当计数器输出0时，控制仅LED1亮，当计数器输出1时，控制仅LED2亮，以此类推。计数器从0到3周期计数，小灯也依次闪烁。

在“库浏览器”中选择需要的符号元件，拖放到绘图工作区中，例如，常量“Constant”、等于号“Equal”、有限计数器“Counter Limited”、输出端点“Out”等，并可用示波器“Scope”和显示器“Display”查看仿真输出结果。使用连线，将符号的输入输出信号连接在一起，形成一个有输入输出的完整系统的功能框图。如图x所示。

图x leds_model模型的功能框图

从图x中可以看出，计数器的输出值驱动4个LED灯的亮暗状态。但默认情况下，计数器的计数节奏是同求解器的计算步长保持一致的，如之前设定求解器的计算步长是10ms，这就意味着这些小灯会闪烁得非常快，难以被人眼观察到。这里希望调整计数器的计数节奏为1m，需要调整计数器的计数节奏。双击计数器的图标，可以激活计数器模块的参数配置对话框，配置其中的“采样时间”值为1。如图x所示

图x 配置计数器的计时步长

此时，使用计数器控制小灯闪烁的流水灯模型就已经搭建完成。

在仿真的工具栏中，点击“步进”即可逐步运行，点击“运行”可以全速仿真运行。如图x所示。

图x Simulink的仿真工具栏

启动仿真后，可以通过系统框图中的示波器模块查看仿真结果，如图x所示。

图x leds_model模型中的示波器模块显示仿真结果

从图x中显示的示波器输出波形可以看到，4个输出通道以1s为控制节奏，依次输出高电平。验证仿真结果达到预期设计。

使用TLC目标语言编译器生成描述算法的C源码

经过仿真验证的系统设计框图，可以直接转化成嵌入式系统可以可以执行的C程序源码。在调用RTW编译模型生成C源码之前，必须再次确认几个配置要点：

• 配置模型使用ert.tlc，这是专用于嵌入式系统平台的目标语言编译器配置选项。
• 配置求解器的计算步长，0.001s或者0.01s均可，可根据实际需要的计算时间精度设定，这个时间长度对应于嵌入式系统中部署模型时，周期调用求解器程序的中断服务程序的周期。
• 在MATLAB的主窗口切换当前工作目录到指定的项目录下。如图x所示。即将生成的C代码工程将位于这里指定的目录下。

图x 在MATLAB中设定当前工作目录

然后，试着生成C源码。在Simulink的界面中，在工具栏“APP”页面中选择“Embedded Coder”激活“C代码”标签页，然后在“C代码”标签页中其中选择“生成待代码”。如图x所示。

图x 在Simulink中使用Embedded Coder生成C代码

此时，Simulink的目标语言编译器TLC将启动编译，并生成C源码程序文件。如图x所示。

图x Embedded Coder生成的C源码

至此，在Simulink中调用Embedded Coder，已经将创建的leds_model模型转化成了C源码，保存在一系列源码文件中。此时，可以在预先设定的当前工作目录中，找到新建保存生成源码文件的文件夹“leds_model_ert_rtw”，顾名思义：leds_model是模型的名字；ert是Embedded Real-Time Target，对应源码生成器的配置选项；rtw是Real-Time Workshop，这是源码生成器的工具包，在MATLAB的早期版本中独立作为一个工具包，现在已经被集成在源码生成器内部。

将模型C源码集成到嵌入式平台工程

集成模型C源码码到Keil工程中

这里准备了一个plus-f5270开发板上可以运行的工程，plus-f5270_hello_world_mdk，作为部署模型的基础。

首先，将工程的目录名改为“plus-f5270_leds_model_mdk” ，便于标识该工程专用于部署leds_model模型。在该工程根目录下创建“model”目录，将由Embedded Coder生成的模型C源码文件全部复制到其中。此时，工程目录的源码结构如图x所示。

图x 将生成的模型源码文件复制到Keil工程目录下

然后，在Keil工程中添加模型源码，先试着编译一下，验证模型文件本身源码的完整性。如图x所示。

图x 在Keil中编译包含模型源码的工程

经编译验证可知，模型源码本身是闭包无误的，不会为基础工程引入额外的错误，也不需要专门针对嵌入式编译环境调整任何源码。在Keil中编译模型文件需要注意：

• 需要在Keil工程中为新加入的模型源码添加源文件搜索路径。
• 不要添加模型的ert_main.c文件。Embedded Coder为模型生成的ert_main.c文件中，包含了在嵌入式环境中调用模型的参考用例，其中包含两个重要的函数：一个是顶级调用main()函数，另一个是需要基于硬件定时器中实现的中断回调函数rt_OneStep()。在ert_main.c文件中，有注释对main()函数和rt_oneStep()函数的用法进行了详细的解释。见代码x所示。

代码x Embedded Coder为leds_model生成的ert_main.c文件

/*
 * File: ert_main.c
 *
 * Code generated for Simulink model 'leds'.
 *
 * Model version                  : 1.4
 * Simulink Coder version         : 9.8 (R2022b) 13-May-2022
 * C/C++ source code generated on : Mon Dec 19 18:09:56 2022
 *
 * Target selection: ert.tlc
 * Embedded hardware selection: ARM Compatible->ARM Cortex-M
 * Code generation objectives: Unspecified
 * Validation result: Not run
 */

#include 
#include             /* This example main program uses printf/fflush */
#include "leds_model.h"                      /* Model header file */

/*
 * Associating rt_OneStep with a real-time clock or interrupt service routine
 * is what makes the generated code "real-time".  The function rt_OneStep is
 * always associated with the base rate of the model.  Subrates are managed
 * by the base rate from inside the generated code.  Enabling/disabling
 * interrupts and floating point context switches are target specific.  This
 * example code indicates where these should take place relative to executing
 * the generated code step function.  Overrun behavior should be tailored to
 * your application needs.  This example simply sets an error status in the
 * real-time model and returns from rt_OneStep.
 */
void rt_OneStep(void);
void rt_OneStep(void)
{
  static boolean_T OverrunFlag = false;

  /* Disable interrupts here */

  /* Check for overrun */
  if (OverrunFlag) {
    rtmSetErrorStatus(leds_model_M, "Overrun");
    return;
  }

  OverrunFlag = true;

  /* Save FPU context here (if necessary) */
  /* Re-enable timer or interrupt here */
  /* Set model inputs here */

  /* Step the model */
  leds_model_step();

  /* Get model outputs here */

  /* Indicate task complete */
  OverrunFlag = false;

  /* Disable interrupts here */
  /* Restore FPU context here (if necessary) */
  /* Enable interrupts here */
}

/*
 * The example main function illustrates what is required by your
 * application code to initialize, execute, and terminate the generated code.
 * Attaching rt_OneStep to a real-time clock is target specific. This example
 * illustrates how you do this relative to initializing the model.
 */
int_T main(int_T argc, const char *argv[])
{
  /* Unused arguments */
  (void)(argc);
  (void)(argv);

  /* Initialize model */
  leds_model_initialize();

  /* Attach rt_OneStep to a timer or interrupt service routine with
   * period 0.001 seconds (base rate of the model) here.
   * The call syntax for rt_OneStep is
   *
   *  rt_OneStep();
   */
  printf("Warning: The simulation will run forever. "
         "Generated ERT main won't simulate model step behavior. "
         "To change this behavior select the 'MAT-file logging' option.\n");
  fflush((NULL));
  while (rtmGetErrorStatus(leds_model_M) == (NULL)) {
    /*  Perform application tasks here */
  }

  /* Terminate model */
  leds_model_terminate();
  return 0;
}

/*
 * File trailer for generated code.
 *
 * [EOF]
 */

在嵌入式工程中适配模型

在plus-f5270工程的boards目录下创建model_port.c文件，集中存放基于plus-f5270开发板适配leds_model模型的配置源码。在model_port.c文件中创建model_init()函数，在顶级调用main()函数中将调用model_init()函数初始化并启动模型求解器。同时，在model_port.c文件中创建model_input()和model_output()函数，用于同步模型同硬件的绑定关系。

Note：在模型中使用的输入和输出，都是保存在内存中的数据。在微控制器芯片内部的电路系统中，通过访问地址映射空间中的寄存器，控制的状态和行为。在面向嵌入式平台设计的仿真系统中，生成的C源码，是不会直接控制具体嵌入式平台的电路系统的。这个比较好理解，因为仿真系统是同一份，但运行在不同的嵌入式平台上，对应的寄存器是不同的。这就需要嵌入式平台的开发者自行适配代码，将电路系统中状态量和控制量，与仿真模型的输入和输出进行同步。

使用硬件定时器调用求解器程序

在plus-f5270开发板上，选用硬件定时器TIM4产生周期为10ms的中断服务程序，在中断服务中周期调用模型生成的求解器处理函数，执行模型。

在model_init()函数中配置硬件定时器TIM4的代码如下：

/* model_port.c */
#include "board_init.h"

#include 
#include             /* This example main program uses printf/fflush */
#include "leds_model.h"                      /* Model header file */

extern void leds_model_initialize(void);
extern void leds_model_step(void);

void model_init(void)
{
    /* prepare the models. */
    leds_model_initialize();
    
    /* setup timer. */
    TIM_Init_Type tim_init;
    tim_init.ClockFreqHz = BOARD_MODEL_TIMER_CLKSRC_HZ;
    tim_init.StepFreqHz = 1000000; /* 1mhz per step. */
    tim_init.Period = 10000; /* 100hz for a round. */
    tim_init.EnablePreloadPeriod = true;
    tim_init.PeriodMode = TIM_PeriodMode_Continuous;
    tim_init.CountMode = TIM_CountMode_Increasing;
    TIM_Init(BOARD_MODEL_TIMER_PORT, &tim_init);
    
    /* enable interrupt. */
    NVIC_EnableIRQ(BOARD_MODEL_TIMER_NVIC_IRQn);
    TIM_EnableInterrupts(BOARD_MODEL_TIMER_PORT, TIM_INT_UPDATE_PERIOD, true);
    
    /* start timer. */
    TIM_Start(BOARD_MODEL_TIMER_PORT);
}

/* bind the model input to hardware. */
void model_input(void)
{
}

/* bind the model output to hardware. */
void model_output(void)
{
}

/* hardware timer interrupt for model solver. */
void BOARD_MODEL_TIMER_NVIC_IRQHandler(void)
{
    uint32_t flags = TIM_GetInterruptStatus(BOARD_MODEL_TIMER_PORT);
    
    if (flags & TIM_STATUS_UPDATE_PERIOD)
    {
        model_input();
        leds_model_step(); /* call the model solver step by step. */
        model_output();
    }
    
    TIM_ClearInterruptStatus(BOARD_MODEL_TIMER_PORT, flags);
}
/* EOF. */

当在model_init()函数中调用TIM_Start()函数之后，硬件定时器开始工作，自动周期触发定时器中断服务，由硬件中断服务程序自动周期调用模型生成的求解器程序leds_model_step()。在定时器中断服务程序中调用求解器之前，需要手动执行在适配过程中创建的model_input()函数，将嵌入式平台电子系统中的状态量同步到模型内部的输入变量中；在调用求解器之后，需要手动执行在适配过程中创建的model_output()函数，将模型求解器更新的输出变量的状态同步到嵌入式平台电子系统中，控制电路完成相关的操作。

将模型的控制量同步到电路系统中

具体在本例中使用定时器控制LED灯，仅需要在model_output()函数中实现根据模型输出状态控制LED灯的亮暗状态。但嵌入式平台进行编程时需要注意，使用GPIO控制LED灯之前，需要对将要使用到的GPIO硬件资源预先初始化，配置好对应的外设时钟、引脚复用功能，以及初始状态等。

在model_port.c文件中的model_init()函数中，添加配置GPIO引脚控制LED灯全部熄灭，在model_output()函数中，根据模型中表示LED灯状态的变量leds_model_Y.ledn(n=1, 2, 3, 4)配置到控制LED灯的GPIO引脚输出信号上。

void model_init(void)
{
    ...
    /* setup leds. */
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED1_GPIO_PORT, BOARD_LED1_GPIO_PIN, 1u);
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED2_GPIO_PORT, BOARD_LED2_GPIO_PIN, 1u);
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED3_GPIO_PORT, BOARD_LED3_GPIO_PIN, 1u);
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED4_GPIO_PORT, BOARD_LED4_GPIO_PIN, 1u);
    ...
}

/* bind the model output to hardware. */
void model_output(void)
{
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED1_GPIO_PORT, BOARD_LED1_GPIO_PIN, (leds_model_Y.led1?0u:1u) );
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED2_GPIO_PORT, BOARD_LED2_GPIO_PIN, (leds_model_Y.led2?0u:1u) );
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED3_GPIO_PORT, BOARD_LED3_GPIO_PIN, (leds_model_Y.led3?0u:1u) );
    GPIO_WriteBit(BOARD_LED4_GPIO_PORT, BOARD_LED4_GPIO_PIN, (leds_model_Y.led4?0u:1u) );
}

在board_init.h文件中定义LED和硬件定时器的具体资源，并添加对model_init()函数的声明。board_init.h文件也是main.c中包含硬件相关资源的统一入口，在适配模型的过程中所需要的其他软硬件相关的组件，也都可以在board_init.h文件的头部声明引用。

#ifndef __BOARD_INIT_H__
#define __BOARD_INIT_H__

#include 
#include 

#include "hal_common.h"
#include "hal_rcc.h"
#include "hal_uart.h"
#include "hal_tim.h"
#include "hal_gpio.h"

#include "clock_init.h"
#include "pin_init.h"

/* DEBUG UART. */
#define BOARD_DEBUG_UART_PORT        UART1
#define BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE    115200u
#define BOARD_DEBUG_UART_FREQ        CLOCK_APB2_FREQ

/* leds. */
#define BOARD_LED1_GPIO_PORT         GPIOI
#define BOARD_LED1_GPIO_PIN          GPIO_PIN_0
#define BOARD_LED2_GPIO_PORT         GPIOD
#define BOARD_LED2_GPIO_PIN          GPIO_PIN_2
#define BOARD_LED3_GPIO_PORT         GPIOB
#define BOARD_LED3_GPIO_PIN          GPIO_PIN_14
#define BOARD_LED4_GPIO_PORT         GPIOC
#define BOARD_LED4_GPIO_PIN          GPIO_PIN_9

/* model timer. */
#define BOARD_MODEL_TIMER_PORT       (TIM_Type *)TIM4
#define BOARD_MODEL_TIMER_CLKSRC_HZ  CLOCK_APB1_FREQ
#define BOARD_MODEL_TIMER_NVIC_IRQn  TIM4_IRQn
#define BOARD_MODEL_TIMER_NVIC_IRQHandler TIM4_IRQHandler

void BOARD_Init(void);
void model_init(void);

#endif /* __BOARD_INIT_H__ */

在clock_init.c文件中的BOARD_InitBoardClocks()函数中添加代码，启用GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOI，以及TIM4外设模块的总线时钟。

void BOARD_InitBootClocks(void)
{
    CLOCK_ResetToDefault();
    CLOCK_BootToHSE120MHz();

    /* UART1. */
    RCC_EnableAPB2Periphs(RCC_APB2_PERIPH_UART1, true);
    RCC_ResetAPB2Periphs(RCC_APB2_PERIPH_UART1);

    /* GPIOB. */
    RCC_EnableAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOB, true);
    RCC_ResetAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOB);
    
    /* GPIOC. */
    RCC_EnableAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOC, true);
    RCC_ResetAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOC);
    
    /* GPIOD. */
    RCC_EnableAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOD, true);
    RCC_ResetAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOD);
    
    /* GPIOI. */
    RCC_EnableAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOI, true);
    RCC_ResetAHB1Periphs(RCC_AHB1_PERIPH_GPIOI);
    
    /* TIM4. */
    RCC_EnableAPB1Periphs(RCC_APB1_PERIPH_TIM4, true);
    RCC_ResetAPB1Periphs(RCC_APB1_PERIPH_TIM4);
}

在pin_init.c文件中的BOARD_InitPins()函数中添加代码，配置LED灯对应的PI0、PD2、PB14、PC9引脚的复用功能为GPIO输出。

void BOARD_InitPins(void)
{
    /* PB7 - UART1_TX. */
    GPIO_Init_Type gpio_init;
    gpio_init.Pins  = GPIO_PIN_6;
    gpio_init.PinMode  = GPIO_PinMode_AF_PushPull; //GPIO_PinMode_AF_PushPull
    gpio_init.Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &gpio_init);
    GPIO_PinAFConf(GPIOB, gpio_init.Pins, GPIO_AF_7);

    /* PB6 - UART1_RX. */
    gpio_init.Pins  = GPIO_PIN_7;
    gpio_init.PinMode  = GPIO_PinMode_In_Floating; //GPIO_PinMode_In_Floating
    gpio_init.Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &gpio_init);
    GPIO_PinAFConf(GPIOB, gpio_init.Pins, GPIO_AF_7);
    
    /* PI0 - led1. */
    gpio_init.Pins  = GPIO_PIN_0;
    gpio_init.PinMode  = GPIO_PinMode_Out_PushPull;
    gpio_init.Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOI, &gpio_init);
    GPIO_PinAFConf(GPIOI, gpio_init.Pins, GPIO_AF_15);

    /* PD2 - led2. */
    gpio_init.Pins  = GPIO_PIN_2;
    gpio_init.PinMode  = GPIO_PinMode_Out_PushPull;
    gpio_init.Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOD, &gpio_init);
    GPIO_PinAFConf(GPIOD, gpio_init.Pins, GPIO_AF_15);
    
    /* PB14 - led3. */
    gpio_init.Pins  = GPIO_PIN_14;
    gpio_init.PinMode  = GPIO_PinMode_Out_PushPull;
    gpio_init.Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &gpio_init);
    GPIO_PinAFConf(GPIOB, gpio_init.Pins, GPIO_AF_15);

    /* PC9 - led4. */
    gpio_init.Pins  = GPIO_PIN_9;
    gpio_init.PinMode  = GPIO_PinMode_Out_PushPull;
    gpio_init.Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &gpio_init);
    GPIO_PinAFConf(GPIOC, gpio_init.Pins, GPIO_AF_15);
}

在main()函数中调用模型

模型的求解器是由硬件定时器中断自动触发执行的，除了模型的初始化函数mode_init()之外，不需要嵌入式平台的开发者在main() 函数中人为调用任何模型生成的函数，并且也不影响原有程序的正常执行。实际上，本例工程中的main.c，在原有hello_world工程的main.c中，仅添加了一行model_init()函数的调用。

int main(void)
{
    uint8_t ch;

    BOARD_Init();
    printf("hello, world\r\n");

    /* init & start the model solver. */
    model_init();

    while (1)
    {
        ch = getchar();
        putchar(ch);
    }
}

编译嵌入式工程并运行

在嵌入式平台上编译工程和下载的操作同一般嵌入式开发无异。在Keil中编译，下载可执行程序到plus-f5270开发板中。

图x 在Keil中编译包含模型源码的嵌入式工程

下载可执行程序到到开发板上，运行，可以观察到开发板上的4个LED小灯以1s为节奏演示流水灯的效果。如图x所示。

图x 在plus-f5270上部署leds_model模型

参考文献

• 《基于模型的设计及其嵌入式实现》（第2版）, 北京航空航天大学出版社, 刘杰, 2017.
• MATLAB/Simulink&&STM32CubeMX&&Keil工具链完成基于模型的设计开发（一）, https://blog.csdn.net/weixin_42650162/article/details/124760682, 2022-12-19.
• simulink coder与embeded coder代码生成的区别, https://zhuanlan.zhihu.com/p/158618870, 2022-12-19.