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1© 2017 The MathWorks, Inc.
Simulink 基础入门
MathWorks 中国
2
主要内容
▪ Simulink简介
▪ Simulink建模与仿真基础
▪ 自动代码生成
▪ Simulink硬件仿真
▪ Stateflow初步
▪ 案例分享
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Simulink简介
4
Simulink产品家族
——基于模型设计（MBD）从概念到代码实现的工具
系统建模和仿真
早期测试
自动代码生成
定点建模
Simulink®
基于模型的设计和仿真
基于事件的建模 物理建模
快速原型与HIL仿真
验证、确认与测试
仿真图形与报告
MATLAB®
技术计算语言
并行计算 代码生成
数学、统计和优化
应用部署数据库访问与报告生成
控制系统
应用领域
信号处理与通信
图像处理与计算机视觉
测试与测量
金融计算
生物计算
5
集成
实现
设计
测试与验证
研究 需求
MCU DSP FPGA ASIC
Structured
TextVHDL, VerilogC, C++
环境模型
物理组件
算法
PLC • 自动化测试
• 检测设计错误
• 对认证及规范标准的支持
• 生成高效的代码
• 探索及优化，并权衡硬件实现
• 并发系统建模
• 多域系统建模
• 探索并优化系统行为
• 跨地域、跨团队协作
Simulink产品家族
——基于模型设计（MBD）的概念
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Simulink产品家族
——基于模型设计（MBD）从概念到代码实现的工具
系统建模和仿真
早期测试
自动代码生成
定点建模
Simulink®
基于模型的设计和仿真
基于事件的建模 物理建模
快速原型与HIL仿真
验证、确认与测试
仿真图形与报告
MATLAB®
技术计算语言
并行计算 代码生成
数学、统计和优化
应用部署数据库访问与报告生成
控制系统
应用领域
信号处理与通信
图像处理与计算机视觉
测试与测量
金融计算
生物计算
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航空航天及军工
汽车
生物技术与制药
通信
教育
电子与半导体
能源
金融
工业自动化和机械
医疗设备
Simulink产品家族
——应用行业
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Simulink主要特性
图形化建模与仿真环境
预定义的连续时间系统和离散时间系统模块
仿真引擎，配备定步长和变步长ODE求解器
示波器和数据显示模块，可查看仿真结果
项目和数据管理工具，用于管理模型文件和数据
模型分析工具，用于优化模型构架、提高仿真速度
MATLAB Function模块，将MATLAB算法导入模型中
Legacy Code Tool，用于将C/C++代码导入模型中
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Simulink建模与仿真基础
10
Simulink起始页面
在MATLAB命令窗口输入>>simulink
在MATLAB主界面点击HOMESimulink
11
打开或新建模型/库/工程
打开示例，学习Simulink建模
Simulink起始页面
12
Simulink编辑器
模型浏览器
模型编辑区
模块
运行模型配置器库浏览器仿真停止时间
当前系统名称
13
Simulink库浏览器
工具箱
模块
模块集
模块说明
模块库
14
示例 1
)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny
拖曳
▪ 添加模块
15
示例 1
)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny
16
示例 1
)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny
▪ 信号连线
17
)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny
▪ 设置输入信号参数
示例 1
双击
18
)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny
▪ 设置求解器参数
示例 1
19
▪ 设置输出显示
)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny
Viewers
示例 1
20
)3(16.0)2(38.0)1(38.0)(16.0)( nxnxnxnxny
▪ 运行结果
▪ % Plot system frequency response
▪ >> fvtool([0.16,0.38,0.38,0.16],1);
示例 1
21
语音信号滤波
示例 2
?
带有噪音的信号 干净信号滤波器
22
▪ 滤波器参数
示例 2
Bandstop
filter
Bandpass
filter
Lowpass
filter
Highpass
filter
Normalization convention: 0 ≤ f ≤ 1 = Nyquist frequency
Fp Fst
Ma
gn
itu
de
(d
B)
PassbandTransition
bandStopband
1
0
0
Ap
Ast
0
Fp:通带截止频率Fst:阻带截止频率Ap:通带波动Ast:阻带衰减
25
示例 2
DSP System Toolbox Filtering
Filter Designs
语音信号滤波
▪ 陷波器设置
26
示例 2
▪ 低通滤波器设置
DSP System Toolbox Filtering
Filter Implementations
27
示例 2
▪ 运行结果
尖峰噪声滤波效果背景噪声滤波效果
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导入MATLAB® Function
3: 编辑函数
1.拖曳
2: 双击
29
导入MATLAB® Function
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自动代码生成
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Embedded Coder自动代码生成
HDL Code Generation
EDA Simulator Links
Co-Simulation Blocksets
C / C++
Verify
MCU DSP FPGA
VHDL / Verilog
Ge
ne
rate
Verify
Genera
te
MATLAB® and Simulink®
Algorithm and System Design
Real-Time Workshop
Embedded Coder,
IDE Link CC, Target TC6
ASIC
▪ C/C++代码
▪ VHDL/Verilog代码
--避免繁琐的手工代码
--防止手工代码的错误
--代码质量可靠，高效
--可迭代性，可重现
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Embedded Coder代码的对象平台
33
Embedded Coder代码的可移植性
34
Embedded Coder代码的可追溯性
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Simulink硬件仿真
36
Simulink硬件仿真
▪ 模型
▪ 代码
▪ 部署
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硬件支持
▪ MATLAB菜单Add-Ons
Get Hardware Support Packages
38
Stateflow初步
39
Stateflow
基于状态机和流程图的图形化建模环境
组合和时序逻辑
图形和表格方式表示，包括状态转换图、流程图、状态转换表、真值表
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添加Stateflow模块
拖曳
▪ Simulink库浏览器Stateflow
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状态机建模
经典模型 Moore型Mealy型
Mealy型：输出是输入与当前状态的函数
Moore型：输出是当前状态的函数
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案例分享
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挑战为汽车显示器和数字成像设备开发核心图像处理算法
解决方案使用MATLAB和Simulink的基于模型设计对算法建模，将其转换成定点数，通过仿真验证，生成可综合的HDL代码
结果▪ 探索了多个设计优化和替代方案
▪ 生成了高效的HDL代码
▪ 快速获得了至关重要的工程技能
瑞萨半导体采用基于模型设计来设计并实现ASIC图像处理IP核
用于早期验证的图像处理算法的可执行规格模型，具有输入图像、浮点结果和定点结果
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“与传统的设计流程相比，采用基于模型的
设计，我们能更早地验证我们的算法和系统
功能，更快地适应需求指标变更，评估更多
的设计替代方案。基于模型的设计帮助在算
法专家和 RTL 工程师之间架起桥梁。”
Mamoru Kamiya
Renesas System Design
44
三星（英国）利用 Simulink 开发出 4G 无线系统
挑战开发下一代移动通信技术和推进数字通信研究
Solution
为快速设计他们的通信系统，同时提升协作和重 复使用性，用 MathWorks 工具进行了标准化 处理
结果
▪ 将上手时间缩到最短
▪ 超预期完成任务
▪ 建立了协作开发平台
“通过使用 Simulink，我们可以与其
他设计中心轻松分享提案和知识。
Simulink 也使我们可以侧重于算法设
计和 执行一流的计算分析、评估、仿真
和优化。”
Dr. Thierry Lestable
Samsung UK
伦敦三星电子研究院
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BAE 系统公司在软件无线电（SDR）开发过程中节省了80%的开发时间
挑战Challenge为卫星通信开发符合军用标准的SDR波形
解决方案使用Simulink 和 Xilinx System Generator 快速设计SDR信号处理链 ，调试并自动生成代码
结果▪ 工程开发时间减少80%
▪ 更快发现修正问题
▪ 时钟和接口更简单
“使用Simulink 和 Xilinx System
Generator™ 设计开发SDR信号处
理链，开发速度提升了10倍.”
Dr. David Haessig
BAE Systems
传统工作流程中使用定制化的电路板
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46© 2017 The MathWorks, Inc.© 2016 The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink are registered trademarks of The MathWorks, Inc. See www.mathworks.com/trademarks for
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