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【研发日记】Matlab/Simulink避坑指南(十二)——Initialize Function执行Bug

作者：小小林熬夜学编程 | 2024-05-16 02:33:39

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initialize function

文章目录

前言

背景介绍

问题描述

分析排查

解决方案

总结归纳

前言

        见《研发日记，Matlab/Simulink避坑指南(七)——数据溢出钳位Bug》

        见《研发日记，Matlab/Simulink避坑指南(八)——else if分支结构Bug》

        见《研发日记，Matlab/Simulink避坑指南(九)——可变数组应用Bug》

        见《【研发日记】Matlab/Simulink避坑指南(十)——移位溢出Bug》

         见《【研发日记】Matlab/Simulink避坑指南(十一)——Delay周期Bug》

背景介绍

        最近在一个项目中，使用Simulink写一段嵌入式代码，功能是滚动输出一组0~7的序列，但是软件启动第一个周期输出的0，要做特殊处理改成输出1。乍一看感觉挺简单，想着直接用一个Initialize Function模块重写第一个周期的值就能搞定了，但是就这么一个小应用让我栽了跟头，在整个工程中排查了几个小时才找到问题。下面就来分享一下这一小段个人经历。

        一开始的模型搭建大概是下面这个样子：

        Counter Write设置的优先级最高，Read设置的优先级最低，确保第一个周期的Counter值能被Initialize Function模块重写。

问题描述

        按照上述示例，预想应该可以正常运行，但是实际运行时却跟预想的不一样，示例如下：

        希望看到的是第一个周期输出1，但是看到的运行结果仍是0。

分析排查

        使用前段时间解锁的Debug技能《【研发日记】Matlab/Simulink技能解锁(四)——在Simulink Debugger窗口调试》，来调试一下上述模型，示例如下：

        按Block步进执行，并输出Data Value，可以看到Initialize Function模块是在进入主循环之前就已经执行完了，所以才没有在第一个周期里重写Counter值。

        这时候我们把模型生成C代码，来进一步确认实际执行顺序是否如上面Debuger窗口所示，示例如下：

  1. #include <stddef.h>
  2. #include <stdio.h>              /* This ert_main.c example uses printf/fflush */
  3. #include "InitializeFunctionBug.h"     /* Model's header file */
  4. #include "rtwtypes.h"
  5.  
  6. /*
  7.  * The example "main" function illustrates what is required by your
  8.  * application code to initialize, execute, and terminate the generated code.
  9.  * Attaching rt_OneStep to a real-time clock is target specific.  This example
  10.  * illustrates how you do this relative to initializing the model.
  11.  */
  12. int_T main(int_T argc, const char *argv[])
  13. {
  14.   /* Unused arguments */
  15.   (void)(argc);
  16.   (void)(argv);
  17.  
  18.   /* Initialize model */
  19.   InitializeFunctionBug_initialize();//初始化模块
  20.  
  21.   /* Attach rt_OneStep to a timer or interrupt service routine with
  22.    * period 0.01 seconds (the model's base sample time) here.  The
  23.    * call syntax for rt_OneStep is
  24.    *
  25.    *  rt_OneStep();
  26.    */
  27.   printf("Warning: The simulation will run forever. "
  28.          "Generated ERT main won't simulate model step behavior. "
  29.          "To change this behavior select the 'MAT-file logging' option.\n");
  30.   fflush((NULL));
  31.   while (rtmGetErrorStatus(InitializeFunctionBug_M) == (NULL)) {
  32.     /*  Perform other application tasks here */
  33. 	
  34. 	/* Step the model */
  35. 	InitializeFunctionBug_step();//主循环
  36. 	
  37.   }
  38.  
  39.   /* Disable rt_OneStep() here */
  40.  
  41.   /* Terminate model */
  42.   InitializeFunctionBug_terminate();
  43.   return 0;
  44. }
  1. #include "InitializeFunctionBug.h"
  2. #include "InitializeFunctionBug_private.h"
  3.  
  4. /* Block states (default storage) */
  5. DW_InitializeFunctionBug_T InitializeFunctionBug_DW;
  6.  
  7. /* External outputs (root outports fed by signals with default storage) */
  8. ExtY_InitializeFunctionBug_T InitializeFunctionBug_Y;
  9.  
  10. /* Real-time model */
  11. static RT_MODEL_InitializeFunctionBu_T InitializeFunctionBug_M_;
  12. RT_MODEL_InitializeFunctionBu_T *const InitializeFunctionBug_M =
  13.   &InitializeFunctionBug_M_;
  14.  
  15. /* Model step function */
  16. void InitializeFunctionBug_step(void)
  17. {
  18.   /* Outport: '<Root>/Out1' incorporates:
  19.    *  DataStoreWrite: '<Root>/Data Store Write'
  20.    *  UnitDelay: '<S1>/Output'
  21.    */
  22.   InitializeFunctionBug_Y.Out1 = InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE;
  23.  
  24.   /* Switch: '<S4>/FixPt Switch' incorporates:
  25.    *  Constant: '<S3>/FixPt Constant'
  26.    *  Constant: '<S4>/Constant'
  27.    *  Sum: '<S3>/FixPt Sum1'
  28.    *  UnitDelay: '<S1>/Output'
  29.    */
  30.   if ((uint8_T)(InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE + 1U) > 7) {
  31.     InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE = 0U;
  32.   } else {
  33.     InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE++;
  34.   }
  35.  
  36.   /* End of Switch: '<S4>/FixPt Switch' */
  37. }
  38.  
  39. /* Model initialize function */
  40. void InitializeFunctionBug_initialize(void)
  41. {
  42.   /* (no initialization code required) */
  43.   /*  DataStoreWrite: '<Root>/Data Store Write' */
  44.   InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE = 1U;
  45.   
  46. }
  47.  
  48. /* Model terminate function */
  49. void InitializeFunctionBug_terminate(void)
  50. {
  51.   /* (no terminate code required) */
  52. }

         Counter值赋1的代码位于initialize(void)函数中，Counter值累加的代码和输出的代码都位于后面的while()循环体中。

        根据上面的排查和分析，Initialize Function模块是在第一个周期前执行的，所以不能重写第一个周期的Counter值，问题就出在这里。

解决方案

        根据上面的分析，调整第一个周期重写Counter值的方式，使用Stateflow做一个只在第一个周期运行的使能子系统，并调整优先级确保第一个周期的Counter值能被重写，示例如下：

        重新运行程序，问题不再出现，Bug修复完工，示例如下：

        至此，这个滚动输出一组0~7的序列，但是第一个周期输出1的应用就算是没问题了。

        生的代码示例如下：

  1. #include <stddef.h>
  2. #include <stdio.h>              /* This ert_main.c example uses printf/fflush */
  3. #include "InitializeFunctionBug.h"     /* Model's header file */
  4. #include "rtwtypes.h"
  5.  
  6.  
  7.  
  8. /*
  9.  * The example "main" function illustrates what is required by your
  10.  * application code to initialize, execute, and terminate the generated code.
  11.  * Attaching rt_OneStep to a real-time clock is target specific.  This example
  12.  * illustrates how you do this relative to initializing the model.
  13.  */
  14. int_T main(int_T argc, const char *argv[])
  15. {
  16.   /* Unused arguments */
  17.   (void)(argc);
  18.   (void)(argv);
  19.  
  20.   /* Initialize model */
  21.   InitializeFunctionBug_initialize();
  22.  
  23.   /* Attach rt_OneStep to a timer or interrupt service routine with
  24.    * period 0.01 seconds (the model's base sample time) here.  The
  25.    * call syntax for rt_OneStep is
  26.    *
  27.    *  rt_OneStep();
  28.    */
  29.   printf("Warning: The simulation will run forever. "
  30.          "Generated ERT main won't simulate model step behavior. "
  31.          "To change this behavior select the 'MAT-file logging' option.\n");
  32.   fflush((NULL));
  33.   while (rtmGetErrorStatus(InitializeFunctionBug_M) == (NULL)) {
  34.     /*  Perform other application tasks here */
  35. 	/* Step the model */
  36. 	InitializeFunctionBug_step();//主循环
  37. 	
  38.   }
  39.  
  40.   /* Disable rt_OneStep() here */
  41.  
  42.   /* Terminate model */
  43.   InitializeFunctionBug_terminate();
  44.   return 0;
  45. }
  1. #include "InitializeFunctionBug.h"
  2. #include "InitializeFunctionBug_private.h"
  3.  
  4. /* Named constants for Chart: '<Root>/Chart' */
  5. #define InitializeFunctionBug_IN_s1    ((uint8_T)1U)
  6. #define InitializeFunctionBug_IN_s2    ((uint8_T)2U)
  7.  
  8. /* Block states (default storage) */
  9. DW_InitializeFunctionBug_T InitializeFunctionBug_DW;
  10.  
  11. /* External outputs (root outports fed by signals with default storage) */
  12. ExtY_InitializeFunctionBug_T InitializeFunctionBug_Y;
  13.  
  14. /* Real-time model */
  15. static RT_MODEL_InitializeFunctionBu_T InitializeFunctionBug_M_;
  16. RT_MODEL_InitializeFunctionBu_T *const InitializeFunctionBug_M =
  17.   &InitializeFunctionBug_M_;
  18.  
  19. /* Model step function */
  20. void InitializeFunctionBug_step(void)
  21. {
  22.   /* Outport: '<Root>/Out1' incorporates:
  23.    *  DataStoreWrite: '<Root>/Data Store Write'
  24.    *  UnitDelay: '<S2>/Output'
  25.    */
  26.   InitializeFunctionBug_Y.Out1 = InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE;
  27.  
  28.   /* Chart: '<Root>/Chart' */
  29.   if (InitializeFunctionBug_DW.is_active_c3_InitializeFunction == 0U) {
  30.     InitializeFunctionBug_DW.is_active_c3_InitializeFunction = 1U;
  31.     InitializeFunctionBug_DW.is_c3_InitializeFunctionBug =
  32.       InitializeFunctionBug_IN_s1;
  33.  
  34.     /* Outputs for Enabled SubSystem: '<Root>/Subsystem' incorporates:
  35.      *  EnablePort: '<S3>/Enable'
  36.      */
  37.     /* Outport: '<Root>/Out1' incorporates:
  38.      *  Constant: '<S3>/Constant1'
  39.      *  DataStoreWrite: '<S3>/Data Store Write1'
  40.      */
  41.     InitializeFunctionBug_Y.Out1 = 1U;
  42.  
  43.     /* End of Outputs for SubSystem: '<Root>/Subsystem' */
  44.   } else if (InitializeFunctionBug_DW.is_c3_InitializeFunctionBug ==
  45.              InitializeFunctionBug_IN_s1) {
  46.     InitializeFunctionBug_DW.is_c3_InitializeFunctionBug =
  47.       InitializeFunctionBug_IN_s2;
  48.   } else {
  49.     /* case IN_s2: */
  50.   }
  51.  
  52.   /* End of Chart: '<Root>/Chart' */
  53.  
  54.   /* Switch: '<S5>/FixPt Switch' incorporates:
  55.    *  Constant: '<S4>/FixPt Constant'
  56.    *  Constant: '<S5>/Constant'
  57.    *  Sum: '<S4>/FixPt Sum1'
  58.    *  UnitDelay: '<S2>/Output'
  59.    */
  60.   if ((uint8_T)(InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE + 1U) > 7) {
  61.     InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE = 0U;
  62.   } else {
  63.     InitializeFunctionBug_DW.Output_DSTATE++;
  64.   }
  65.  
  66.   /* End of Switch: '<S5>/FixPt Switch' */
  67. }
  68.  
  69. /* Model initialize function */
  70. void InitializeFunctionBug_initialize(void)
  71. {
  72.   /* (no initialization code required) */
  73. }
  74.  
  75. /* Model terminate function */
  76. void InitializeFunctionBug_terminate(void)
  77. {
  78.   /* (no terminate code required) */
  79. }

总结归纳

        那么这个代码调试过程，发现的问题可以积累下来这么几条小经验以供自己将来使用，也供广大网友参考：

        1、Initialize Function模块并不是我们预想的在主循环的第一个周期执行，而是在主循环前面执行。

        2、Initialize Function模块的应用，局现性特别强。就是软件初始化工作，例如读取固件信息，配置基础的运行参数这一类，并不适合参与主程序的运算。

        3、与Initialize Function类似的还有Reitialize、Rest、Terminnate，其使用方法和注意事项都是类似的。

        4、Stateflow配合使能子系统，也能事项初始化相关的功能，而且用法更加灵活，适用范围更广。

        5、设置模块的优先级，只能调整同一个周期中，同一级子系统内各个模块之间执行的先后顺序，不能跨越周期。

        以上就是本人在解决Initialize Function模块执行Bug时，一些个人理解和分析的总结，首先介绍了基本的项目背景，然后描述了问题的想象，最后分析排查了Bug原因，并给出了问题解决方案。

        后续还会分享其他的，使用Matlab/Simulink进行研发时遇到的Bug，欢迎评论区留言、点赞、收藏和关注，这些鼓励和支持都将成文本人持续分享的动力。

        上述例程使用的Demo工程，可以到笔者的主页查找和下载。

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