xPC-Target-toolbox

xPCTargetToolbox主讲人:曹瑞峰[e-mail]哈尔滨工业大学先进动力技术研究所2011年10月15日MATLAB工具箱系列讲座主要内容1.xPCTarget简介2.xPCTarget的安装和配置3.xPCTarget的基本使用方法xPCTarget简介xPCTarget是MathWorks公司开发的一个基于RTW体系框架的实时目标系统产品，可将标准的PC兼容机转变为一个实时系统，来实现控制系统或DSP系统的快速原型化、硬件在回路中的测试和系统半实物仿真等功能。随着目前PC兼容机的普遍使用，从而xPCTarget提供了一种造价低廉的、性能较高的并且便捷的实时应用系统。xPCTarget采用了宿主机-目标机的技术实现途径，即“双机”模式，宿主机和目标机可以是不同类型的计算机，两者之间通过以太网或串口实现通讯。xPCTarget简介在xPCTarget环境下，用户可将安装了MATLAB、Simulink软件的PC机作为宿主机，用Simulink建模工具来建立用户所需的模型并进行非实时的仿真。然后用RTW代码生成器和C编译器来生产可执行代码，在第二个PC兼容机上进行实时的运行。xPCTarget提供了一个运行在目标PC机上的高度裁剪的实时操作内核，具有较高的执行效率。xPCTarget简介图1基于xPCTarget的应用系统实际被控对象/控制器I/O硬件MATLABSimulinkRTWxPCTarget实时内核（32位保护模式）HostPCTargetPCRTW生成的应用程序Host-Target通讯参数调节，监视等PC硬件：Desktop/PC104/compactPCT，SBC等PCI/ISA总线；超过50种以上的I/O设备A/D，D/A，DIO，计数器CAN，RS232，GPIBxPCTarget简介A.实时内核xPCTarget提供的实时内核使得用户无需在目标机上安装任何操作系统，只需用包含了该实时内核的启动盘启动目标机即可。BIOS是实时内核所需的唯一软件。工作过程：①载入BIOS，BIOS自动搜索目标启动盘中的启动映像文件。启动映像文件首先将CPU从实模式状态切换到保护模式下，然后设置目标PC机并启动实时内核。②启动实时内核后，将激活应用程序载入程序，并等待从宿主机上下载目标应用程序。将目标应用程序复制到指定内存区域后设置目标程序处于准备执行状态。③通过函数或其他应用程序与目标程序进行通讯。xPCTarget简介B.实时应用程序xPCTarget实时应用程序是RTW代码生成器从Simulink模型生成的可执行目标程序，可实时地运行在无任何操作系统的标准PC机上，其特点是：①采用32位的内存管理模式（无需切换）②具有较快的任务执行时间（取决于模型及硬件）xPCTarget简介C.信号采集和分析功能xPCTarget的信号采集过程是通过实时内核来完成的，实时内核将目标应用程序的信号数据存储在目标机的RAM中。支持的信号采集方式有：①信号监视模式②信号记录模式③信号跟踪模式xPCTarget简介D.参数调整功能在目标应用程序运行前或运行中，用户可以对模型中的一些参数进行调整。可用方法有：①交互方式②脚本和批处理过程xPCTarget的安装和配置一、系统要求1、宿主机软件要求：windows操作系统、MATLAB、Simulink、RTW、C语言编译器（VC）、xPCTarget硬件要求：一个串口或一个以太网卡、RAM（128M以上）、USB接口或软驱或光驱2、目标机软件要求：无需操作系统、BIOS需要PC兼容硬件要求：芯片组、串口或网卡、CPU（386以上）、鼠键、监视器、U盘或软驱、RAM（8M以上）、I/O设备板注意：PC目标兼容机可用PCISA、PCPCI、PC/104和PC/104+、CompactPCIxPCTarget的安装和配置二、软件安装1、安装MATLAB及其工具箱；2、安装C语言编译器（最好为VC）；3、设置MATLAB编译器为C编译器（使用mex-setup）；4、注意工作路径。xPCTarget的安装和配置三、设置通讯连接——串口通讯连接A.所需硬件：无调制解调器的串口传输线、I/O设备板B.设置串口通讯的环境属性：1）在matlab窗口下键入xpcexplr出现如图2对话框图2xPCTargetExplorer对话框xPCTarget的安装和配置三、设置通讯连接——串口通讯连接B.设置串口通讯的环境属性：2）从SelectCcompiler下拉列表中选择VisualC或Watcom3）在CompilerPath文本框设置编译环境的根目录4）单击“Apply”5）从HostTargetcommunication中选择RS232选项6）在Hostport中选择COM1或COM2，设置Baudrate（默认即可）7）单击“Apply”注意：网口通讯连接与此类似！xPCTarget的安装和配置四、制作目标启动盘目标启动盘的作用是调用和运行xPCTarget的实时内核。用户每次更改xPCTarget的环境属性后都要重新生成或更新目标启动盘。传统的方法是采用软盘来制作目标启动盘。但由于目前软盘具有淘汰的趋势，我们建议使用xPCTarget的嵌入式选项来制作目标启动盘。嵌入式选项允许用户通过其他驱动器来启动xPCTarget的实时内核。用户还可以设置目标机使得每次系统启动后自动运行目标应用程序。这里推荐使用U盘创建目标启动盘。这里的U盘指SD卡、CF卡等目标机支持的移动存储器。xPCTarget的安装和配置四、制作目标启动盘步骤：①在U盘上制作DOS启动盘：可采用专门的U盘DOS启动盘制作软件，如USBoot和FlashBoot。启动盘有FDD、HDD和ZIP三种模式，在制作的过程中注意选择目标机支持的模式。制作好启动盘以后可以在目标机上试运行，能正常启动到DOS界面说明DOS启动盘制作成功。xPCTarget的安装和配置四、制作目标启动盘步骤：②生成DOSLoader的目标启动盘：将做好的DOS启动盘连接到PC机。启动MATLAB，并执行如下命令函数：xpcexplr，打开xPC目标环境设置对话框（图3）。设置好参数后点击右下方的“Apply”确认。再单击Configuration，选择DOSLoader，插入U盘，单击“CreateDOSLoader”。可将目标启动程序写入U盘。这样一个目标启动盘就做好了。U盘中生成的程序有四个，分别是chenksum.dat、autoexec.bat、xpcboot.com和*.rtb(*的内容与选择的连接方式和xPCTarget的环境有关)。图3基于xPCTarget的应用系统xPCTarget的安装和配置四、制作目标启动盘步骤：③xPCTarget的测试：使用制作好的目标启动盘将目标机启动，进入类似于图4的截面即为启动正常。然后在MATLAB命令窗口中键入：xpctest。将运行测试脚本文件。并显示测试成功或失败的信息。如果其中任意一个测试过程失败，用户需要查找对应的部分，参照帮助文档进行修改图4目标机在实时内核启动后的显示xPCTarget的基本使用方法一、建立Simulink模型1、建立Simulink模型；xPCTarget的基本使用方法一、建立Simulink模型2、添加xPCTargetScope模块：该模块用于实现数据的可视化，类似于SimulinkScope.①打开SimulinkLibraryBrowser对话框，定位到xPCTarget→Misc；②为模型添加Scope(xPC)模块。③设置Scope(xPC)模块的参数。xPCTarget的基本使用方法一、建立Simulink模型3、添加I/O设备驱动模块xPCTarget的基本使用方法一、建立Simulink模型3、添加I/O设备驱动模块①根据自己选择的I/O设备的生产厂家和型号选择驱动模块。②设置驱动模块参数xPCTarget的基本使用方法一、建立Simulink模型4、设置仿真参数选择Fix-step，根据实际情况选择步长。xPCTarget的基本使用方法二、创建xPCTarget应用程序1、启动目标机：将目标机启动到DOSLoader模式下。2、设置RTW参数：①打开RTW选项卡，在Systemtargetfile中选择xpctarget.tlc。②设置xpcTargetoptions选择中的内容（一般默认即可）。xPCTarget的基本使用方法二、创建xPCTarget应用程序3、创建和下载目标应用程序①在Simulink窗口下的Tools菜单下单击Real-TimeWorkshop菜单项，单击BuildModel命令。此时执行程序创建过程。②在MATLAB命令窗口中键入：tg(目标对象名称)，查看目标对象的属性。注意：如果编译未通过，查看通讯连接是否正常或xPCTarget环境属性设置是否正确。xPCTarget的基本使用方法三、运行xPCTarget目标程序在xPCTarget应用程序创建过程和下载过程完成后，就会生成一个xPCTarget对象，该对象代表了目标计算机和目标应用程序，xPCTarget对象由一组属性和相关方法定义，用户可通过对象目标方法改变对象目标属性，以此对目标应用程序的运行和目标机进行控制。用户可通过如下四种方法对目标程序进行控制：①xPCTargetExplorer②MATLAB命令行③Simulink外部模式(可方便的进行参数调整)④Web浏览器xPCTarget的基本使用方法三、运行xPCTarget目标程序在MATLAB命令行中键入：tg.start即可启动目标程序。键入tr.stop可停止目标程序。在xPCTargetExplorer中直接控制和修改参数。在Simulink中通过外部模式控制。xPCTarget的基本使用方法四、生成独立运行的目标应用程序当模型调试好后，可以通过StandAlone模式来生成独立运行的目标应用程序，这样目标应用程序就可以做到脱离宿主机而独立运行，真正做到实物仿真。方法是：将xPCTarget环境属性TargetBoot设置为StandAlone，然后BuildModel。这时会在当前目录下生成一个子目录，其中包含model.rtb、autoexec.bat和xpcboot.com等文件。将这些文件拷贝到DOS启动盘上，将启动盘放入目标机，启动目标机即可运行目标应用程序。