MBD的Simulink使用技巧⑪：详解数据对象与数据字典(上)

autoMBD比来公布了《autoMBD原创技术文章合集》

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本期文章将先容数据工具（Data Objects）和数据字典（Data Dictionary）的根基概念和相关的建立方式。

点击以下链接，可以检察MBD的Simulink利用技能系列的往期文章：

• MBD的Simulink利用技能①：Simulink代码天生的根基概念
• MBD的Simulink利用技能②：详解代码天生中的模子与代码
• MBD的Simulink利用技能③：虚拟子系统与原子子系统的代码天生
• MBD的Simulink利用技能④：详解天生代码的结构与代码的天生流程
• MBD的Simulink利用技能⑤：详解自动代码天生的设置与优化
• MBD的Simulink利用技能⑥：代码天生方针设置工具
• MBD的Simulink利用技能⑦：自动天生代码的集成方式
• MBD的Simulink利用技能⑧：函数原型、传参的控制与点窜
• MBD的Simulink利用技能⑧(续)：函数接口封装的控制和点窜
• MBD的Simulink利用技能⑨：代码数据范例的点窜和控制
• MBD的Simulink利用技能⑩：数据存储类的利用方式

出格提醒：在本篇文章中利用到的.m剧本等文件，可以在autoMBD资本库的“姑且资本分享”文件夹中找到（资本序号为tA34）。资本库链接的获得可以在《autoMBD原创技术文章合集》中找到（见文章开首）。

1 写在前面

利用Simulink建模开辟，有一个很是重要的、进阶的思惟：数据（Data）和模子（Model）别分开辟和治理。

这会带来诸多益处，这里总结首要有以下三点：

• 自力性：有益于数据和模子分此外迭代开辟、治理；
• 通用性：一份数据供多个模子利用，或一个模子快速变更分歧数据；
• 操纵性：可以经过.m剧本实现自动化测试和治理。

上述思惟无关乎MBD（代码天生），适用于一切的建模利用。对于初学者来说，他们常常只着眼于模子，而轻忽了数据的开辟和治理。出格是在大模子、复杂模子中，数据的开辟和治理显得尤其重要。

具体而言，在Simulink中数据即数据工具（Data Objects），而治理数据工具的调集被称为数据字典（Data Dictionary）。

有的读者能够对数据工具还不太熟悉，在先容数据工具若何控制天生代码之前，会先先容数据工具和数据字典的一些根基概念和利用方式。

2 数据工具的根基概念和建立

一般而言，我们说起的数据（Data），它是一个调集概念；数据由多少的数据工具（Data Objects）组成，即数据工具是数据的根基元素。

数据工具经过其属性（Properties）来描写和表征，例如称号、值、数据范例等。分歧的数据工具能够具有分歧的属性。

凡是把一组特定属性的组合称为类（Class）。一个数据工具只属于一个类，多个数据工具可以属于不异的类，一个数据调集可以有多个分歧的类。

加倍形象的例子以下图所示：

上图中展现了数据和数据工具的一般关系，图中数据调集包括四个数据工具；分歧的色彩暗示数据工具具有分歧的属性，即图中包括三个类，数据工具C1和C2属于同一个类。

Tips：后文将经过示例来展现数据工具的建立方式，相关剧本可以在autoMBD资本库的“姑且资本分享”文件夹中找到（资本序号为tA34）。

2.1 建立MATLAB数据工具

在MATLAB的号令行中输入以下代码：

初学者会以为，运转获得了一个名为a的变量，它的值为1。

进阶一点，从数据的角度来了解，我们获得一个数据调集，其中包括一个数据工具，该数据工具的称号为a，值为1，数据范例为double（默许），维度为1x1（默许），值域为实数域（默许）。

Tips：了解角度分歧，所把握的信息也就分歧。“变量”或“数据工具”是从分歧的角度来描写数据。

上述语句a = 1虽然简单，但在MATLAB中，就已经实现了数据工具的建立。

上述获得的数据工具a，属于MATLAB Variable类，该类是MATLAB中最简单、最通用的类。MATLAB Variable类具体属性以下：

• 称号
• 值
• 数据范例
• 维度
• 值域

MATLAB Variable类对应的数据工具，假如数据范例分歧，其具体建立方式还会有所分歧。下面给出一些常见的MATLAB Variable类、分歧数据范例属性的数据工具建立方式（.m剧本）：

Tips：这里只展现了常见数据的建立，还有一些其他的数据范例，以及分歧的建立方式，读者可以在MATLAB的Help文件中收索关键词“数据范例”，自行进修。

在工作空间中，MATLAB Variable类的分歧数据范例，会显现分歧的图标，以下图所示：

在Model Explorer中（经过语句sfexplr翻开），可以加倍方便地治理数据工具、检察数据工具的属性，以下图所示：

留意，在Model Explorer中，MATLAB Variable数据工具除了Value属性，其他属性都只是可读 ，不成编辑。

2.2 建立Simulink数据工具

上文先容的MATLAB Variables类数据工具是最根基的数据工具，在MATLAB和Simulink中都是通用的。

针对Simulink数据工具，有其独有的Simulink类，常用的有以下几个类：

• Simulink.Parameter
• Simulink.Signal
• Simulink.AliasType
• Simulink.NumericType
• Simulink.Bus

Simulink类不能像MATLAB类那样，经过间接赋值来建立数据工具，需要经过类的相关函数来建立。

Tips：类的相关函数，在MATLAB中也被称为“方式”，不外我还是习惯称为“函数”。

例如，要建立一个Simulink.Parameter类的数据工具，建立方式以下：

这里的Simulink.Parameter是一个返回对应数据工具的函数，如此这样就建立好了一个名为paramObj的Simulink.Parameter数据工具。

Simulink.Parameter类的属性包括：

• CoderInfo
• Complexity
• DataType
• Description
• Dimension
• Max
• Min
• Unit
• Value

可以看到，它的属性比根本的MATLAB Variable类多，出格是包括了CoderInfo属性，可以控制代码的天生。

要留意的是，刚刚建立的数据工具仅为一个空工具，它的部分属性要停止适当设备后才能利用。

下面给一个对Simulink.Parameter数据工具停止设备的例子：

上述剧本中，对Simulink.Parameter数据工具的部分属性停止了设备，包括前面文章先容的极为强大的存储类。

要留意，属性的设备要满足该属性的要求，例如paramObj.DataType就只能设备为'uint16', 'double', 'singl', ...等Simulink支持的数据范例。

不熟悉类的人能够会比力困惑：怎样晓得一个类有哪些属性可以设备？怎样晓得特定属性的设备要求是什么？

这就要借助强大的MATLAB Help文档了。对于一个不熟悉的类，间接在Help工具中检索该类的称号，找到该类的具体页面，以下所示：

在类的具体先容页面，找到属性相关内容，该题目下具体罗列了该类的一切属性，以及每个属性的感化、设备要求等。

有的详情页中还包括Example示例，可供参考进修。以下所示：

下面给出一些Simulink类和数据工具的常用方式，供读者参考：

上述的剧本中，一共建立了五个分歧的数据工具，并对部分属性停止了设备。

Simulink类和MATLAB类除了属性的分歧，其操纵性也分歧。在Model Explorer中，可以对Simulink类数据工具停止更多的操纵。

例如，可以经过Model Explorer的属性窗口对Simulink类数据工具停止点窜和控制，以下所示：

除了经过剧本建立数据工具，也可以在Model Explorer的工具栏中，经过“Add”菜单建立数据工具。由“Add”菜单建立的数据工具和剧本建立的是一样的。

出格留意，经过“Add”菜单建立的数据工具，一定要保存下来（保存为.mat格式），否则封闭MATLAB/Simulink后，建立的数据工具就会丧失。

Tips：少许数据工具是可以用“Add”菜单来建立，但大量数据工具还是保举剧本的方式来建立。

“Add”菜单以下所示：

“Add”菜单不但仅可以建立MATLAB Variable和Simulink数据工具，还可以建立Configuration工具，甚至自界说工具。感爱好的读者可以自行研讨这部分功用。

3 数据字典的根基概念和建立

上述的示例中，运转剧本后建立的数据工具，被放置在Base Workspace中。一般情况下，Simulink模子可以间接利用Base Workspace中的数据工具。

可是当数据工具很多、模子也很多的时辰，分歧模子利用的数据工具也纷歧样，这时把所稀有据工具都放在Base Workspace中，明显不是一个好的方式。

数据字典（Data Dictionary）这时辰便可以派上用处了，数据字典的感化就是用来存储和治理建立的数据工具。

3.1 数据字典的根基概念

数据字典本质上也是一个工具（Object），只不外不是普通的数据工具，它的类为：

• Simulink.data.Dictionary

它还包括三个重要的子类：

• Simulink.data.dictionary.Section
• Simulink.data.dictionary.Entry
• Simulink.data.dictionary.EnumTypeDefinition

数据字典的Section是用来保存“工具”的地区，不但仅是数据工具，也包括其他工具（例如Configuration、Embedded Coder Dictionary等）。分歧的工具被放置在分歧的地区，数据字典包括以下四个地区：

• Design Data
• Configurations
• Embedded Coder Dictionary
• Other Data

我们经常用到的数据工具被保存在“Design Data”地区傍边，可以就把它了解为一个零丁的Workspace，可供某一个模子零丁利用。

在数据字典中，“工具”被称为Entry（可以翻译为“项”）。所以Section中的每一个工具就是一个Entry。

第三个重要的子类是列举范例（Enum Type）的界说。在Simulink中，列举范例是一个很是特别的范例。

可是，在天生代码中不倡议利用Simulink列举范例，倡议利用系统列举范例。

系统列举范例的建立方式会在后续的文章中停止先容。关于数据字典的根基信息就先容到这里，更多关于数据字典的内容，读者可以检察官方Help文档停止进修。

Tips：数据字典相关内容很是丰富，上述只是很是根本的先容。读者要想熟练利用数据字典，需要在理论中多多练习，勤查Help文档。

3.2 建立和治理数据字典

下面给出一个简单的示例剧本，展现若何建立和点窜数据字典，实现对数据工具的治理：

上述的剧本中，展现了若何建立一个数据字典，利用的函数为：

• Simulink.data.dictionary.open()
• Simulink.data.dictionary.create()

而且在数据字典中增加了一个数据工具paramObj。在数据字典中，每一个数据工具被称为Entry，所以增加数据工具的函数为addEntry()。可以在Model Explorer中检察我们新建的数据字典，以下所示：

可以看到前文先容的四个地区，假如只看到了“Design Data”地区，可以尝试对数据字典右键单击，将取消Empty Section隐藏，以下所示：

“Design Data”和本来的Base Workspace功用上述几近一样的，所以在Base Workspace能实现的操纵，在“Design Data”一样能做。例如：经过工具栏中的“Add”菜单增加数据工具，这里不再继续先容。

一样地，大量数据工具的操纵还是倡议利用剧本，而非点击“Add”菜单。在数据字典中利用“Add”菜单，一样要留意保存点窜，免得丧失。

可以看到，建立和治理数据字典的剧本已经变得比力复杂了，最少需要对数据字典的类和相关函数很是熟悉，才能写出想要的功用。

Tips：这也是为什么一向夸大，要完全把握MBD开辟，一定需要纯代码开辟的才能。不外.m剧本比起C说话还是简单很多。

4 本期小结

本期文章先容了数据工具和数据字典的根基概念和建立方式，但还没有将数据工具和数据字典与模子关联起来。关联起来以后，才能发挥数据工具对代码天生的控建造用。

这部份内容将鄙人一期中停止先容，接待延续关注autoMBD。

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