构建RTW下的嵌入式系统开发环境

       一般单片机应用系统的产品开发采用的是自下而上的过程，即根据应用的需求，选择相应的从器件进行系统的硬件设计、制作、调试到软件功能实现函数。

       在系统设计过程中，开发人员首先必须对特定硬件有较深入的了解，再总结出可以使用的方案。这种开发流程最大的弊端是，软件设计过程对硬件的依赖性很强，软件设计受到特定硬件平台的限制，而利用MATLAB／SIMULINK／RTW，可以完成一种基于模型的自上而下的开发流程。这种开发流程先搭建好整个系统的模型，可以直接设计算法，并且在SIMULINK中完成仿真过程。当仿真结构达到设计要求时，再通过RTW自动生成C代码，由嵌入式交叉编译工具生成在目标机上运行的应用程序，可缩短产品的研发周期，降低产品的研发成本。

       1 MATLAB／RTW代码生成原理
   

        RTW(Real_Time Workshop)是MathWorks公司提供的代码自动生成工具，它可以使SIMULINK模型自动生成面向不同目标的代码。MATLAB7．O能生成ANSIC、ISO C和GNU源代码，它还提供了一个开放的接口，供第三方或者用户自己制定其他语言代码的自动生成。通过MATLAB／RTW可生成在PC、ARM、DSP等设备上运行的代码，以及在Windows、Unix、Linux、VxWorks等系统上的可执行文件。
   

       RTW的代码生成过程如图l所示。

      由图1可知，用户建立了SIMULINK模型，MAT LAB/RTW将该模型生成一个rtw文件，提供给目标语言编译器TLC，系统再通过指定的目标编译工具将各个模块编译、链接成该模型的C源程序。如果选择了编译下载功能，则RTW再调用make函数将源程序编译成能在目标机上运行的可执行文件，用户可将此文件移植到目标机上运行。

      2 SIMU LlNK模型的代码生成和在ARM上的移植
   

      利用MATLAB／RTW功能在ARM上进行程序开发的方案有多种。最直接的方案就是选用RTW支持的软硬件系统，在生成代码和应用程序时，不需要用户对编译环境作任何更改，就能实现代码的生成和下载。其次，可以先在ARM系统上移植嵌入式操作系统，由RTW生成应用程序模块后，通过FTP远程下载该模块。这种方案在RTW生成代码时，要安装能生成目标系统的交叉编译工具。第3种方案是更改RTW的目标编译方案，加入硬件驱动，RTW生成目标C源代码后由专用的ARM开发下载工具ADS编译和下载程序。这里介绍第3种方案。
   

       RTW的代码生成过程分为4个步骤：

      ①分析模型并对模型描述文件进行编译；

      ②由TLC从模型中生成代码；

      ③生成自定义的联编文件(makefile)；

      ④生成可执行程序。
  

        模型分析过程中，首先计算对应的仿真和模块参数、采样时间以及工作向量的大小，确定模型中各模块的执行次序。模型分析结束时形成模型的中间描述文件model.rtw，再由TLC生成C源代码。此阶段根据model.rtw，编译和执行目标文件中的命令，生成C源代码。第三阶段是生成自定义的联编文件model.mk，指导联编程序从源代码、主程序、库文件或用户自定义模块进行编译和链接。最后由交叉编译工具生成可以在目标机上运行的可执行文件。

        代码生成过程中，与目标系统相关的文件有system.tle、system.tmf和system_main.c等，这3个文件存在于matlab7/rtw/c文件夹中。每一种目标机都有1个system.tle、1个system_main.c和若干个system.tmf。创建自定义的目标编译环境，需要创建以上3个文件。以LPC2200.tmf和LPC2200_main.c三个文件。为了简化建立过程，在matlab7/rtw/c中先建立LPC2200文件夹，将通用实时目标grt中的grt.tlc、grt_lcc.tmf和grt_main.c复制到该文件夹中，并改名为LPC2200.tlc、LPC2200.tmf和LPC2200_main.c。修改LPC2200.tlc中指定的模板联编文件：

        修改LPC2200.tmf中目标编译器参数和C源代码包含的文件等：

       在LPC2200_main.c中添加目标启动函数，包含文件和接口驱动程序。这样就构建了自定义目标的开发环境。在MATLAB/RTW的目标编译器参数中多了1个LPC2200.tlc，如图2所示。

        选择LPC2200目标后，在RTW主界面的Template makefile参数中出现了LPC2200.tmf，如图3所示。

        参数设置好，单击Build按钮，RTW就能自动生成适合在LPC2200上运行的C源代码。将所生成的源代码添加到ADS工程中，编译下载后，就完成了SIMULINK模型到LPC2200上的移植。

       结语

       本文介绍的方法，已在ARM和51单片机上实现了相应的应用系统。通过快速生成代码原型，降低了设计者手工编写代码的复杂度，加快了设计进程。对于一种固定的目标硬件系统，只要一次设计好编译环境，就可以实现SIMULINK模型到ARM上的移植，即半实物仿真。本设计中， 不足之处在于没有在目标机ARM系统上加载操作系统，因而每次更改模型时，必须重新下载所有的代码，不适用于远程程序下载。