Simulink 中的循环缓冲区答案

【问题标题】：Circular Buffer in SimulinkSimulink 中的循环缓冲区
【发布时间】：2017-11-03 17:03:25
【问题描述】：

我想在纯 Simulink 模型中实现一个非常巨大的（10^6 个元素 - 固定大小）循环缓冲区（没有其他工具箱，没有 S-Function）。

在某些时候我需要阅读一些元素（任何地方，不仅仅是开始或结束）。

以下解决方案我不能使用：

“队列块”或“缓冲区块”（我没有可用的信号处理工具箱）
“离散延迟”（我需要一个巨大的缓冲区，并且不会在模型中放置 10^6 个延迟）
“模拟事件”（我需要从这个模型生成代码）

我还没有尝试过的“S-Function”，我正在寻找替代解决方案。

您还知道哪些进一步的方法？

【问题讨论】：

为什么不使用 MATLAB Function 模块并在 MATLAB 代码中将缓冲区声明为持久数据？
据我所知，Matlab 功能块在较旧的 Matlab/Simulink 版本（2011 年之前）中不可用。我一直在寻找一种向下兼容的方法。对于只有较新的版本，我会采用 Matlab 功能块（witch Matlab Coder）和 Phil Goddard 发布的解决方案。

标签： code-generation simulink

【解决方案1】：

可以使用 MATLAB Fcn 块创建简单的循环缓冲区：

function y = CircularBuffer(u, N)
%#codegen
% Function to implement a simple N element circular buffer

% Define the internal buffer variable as persistent so
% so that it will maintain its values from one time step
% to the next.
persistent buffer writeIdx

% Initialize the buffer the first time through
if isempty(buffer)
    % Initialize the buffer
    buffer = zeros(N,1);
    writeIdx = 1;
else
    buffer(writeIdx) = u;
    if (writeIdx == N)
        writeIdx = 1;
    else
        writeIdx = writeIdx+1;
    end
end

% Output the buffer
y = buffer;

这完全支持代码生成（并且不执行 memcpy）。

如果需要，您可以轻松更改缓冲区的数据类型，但如果您希望输入和输出信号具有不同的采样率（与 Signal Processing 模块集中的缓冲区一样），则需要恢复为使用 S-Function。

【讨论】：

【解决方案2】：

首先，让我恭维您对纯 Simulink 的追求！这是很有可能的，但是，Mathworks 代码生成器不处理此用例。它非常草率，并创建了整个队列的缓冲副本。这是一个例子：

然后，看一些代码。哎呀！

/* Model output function */
static void queue_output(int_T tid)
{
  {
    real_T rtb_MathFunction;

    /* DataStoreRead: '<S1>/Data Store Read' */
    memcpy((void *)(&queue_B.DataStoreRead[0]), (void *)(&queue_DWork.A[0]),
           100000U * sizeof(uint16_T));

    /* Outport: '<Root>/Out1' incorporates:
     *  DataStoreRead: '<S1>/Data Store Read1'
     *  Selector: '<S1>/Selector'
     */
    queue_Y.Out1 = queue_B.DataStoreRead[(int32_T)queue_DWork.idx];

    /* If: '<Root>/If' incorporates:
     *  ActionPort: '<S2>/Action Port'
     *  Constant: '<Root>/Constant'
     *  SubSystem: '<Root>/WriteToQueue'
     */
    if (queue_P.Constant_Value > 0.0) {
      /* DataStoreRead: '<S2>/Data Store Read3' */
      memcpy((void *)(&queue_B.Assignment[0]), (void *)(&queue_DWork.A[0]),
             100000U * sizeof(uint16_T));

      /* Math: '<S2>/Math Function' incorporates:
       *  Constant: '<S2>/Constant1'
       *  Constant: '<S3>/FixPt Constant'
       *  DataStoreRead: '<S2>/Data Store Read2'
       *  Sum: '<S3>/FixPt Sum1'
       */
      rtb_MathFunction = rt_mod_snf(queue_DWork.idx +
        queue_P.FixPtConstant_Value, queue_P.Constant1_Value);

      /* Assignment: '<S2>/Assignment' incorporates:
       *  Constant: '<S2>/Constant'
       */
      queue_B.Assignment[(int32_T)rtb_MathFunction] = queue_P.Constant_Value_h;

      /* DataStoreWrite: '<S2>/Data Store Write' */
      memcpy((void *)(&queue_DWork.A[0]), (void *)(&queue_B.Assignment[0]),
             100000U * sizeof(uint16_T));

      /* DataStoreWrite: '<S2>/Data Store Write1' */
      queue_DWork.idx = rtb_MathFunction;
    }
  }

Memcpy 10000 uint16 的每个循环！在 Mathworks 以稳健的方式解决此问题之前，这里有一个 initial attempt that requires hard coding indices，S-Function 是唯一的方法。

【讨论】：