Saber与Matlab联合仿真的操作过程介绍

一、 概述

我们知道，Saber软件在一开始就提供了与Matlab/Simulink的联合仿真功能，工程师们可以在Simulink中验证设计中的软件部分，同时在Saber中验证设计的硬件部分，从而实现软硬件设计验证的完美统一。

联合仿真是通过SaberHDL仿真器和Simulink之间的接口实现的，它允许用户进行交互式设计仿真。Saber协同仿真接口提供以下功能:

1、SaberRD和Simulink仿真算法的耦合。

2、提供用户界面，支持从Saber模型自动生成MAST模板和SaberRD符号。

Saber联合仿真接口是通过仿真引擎之间的同步通信方法启用的。在同步协同仿真方法中，每个仿真引擎在时间上独立进行，并在预定的周期内交换数据，称为协同仿真步长(dt)。

Saber与Simulink协同仿真的采用的同步方法具有以下优点：Simulink用户接口在仿真期间是活动的和可访问的，当Simulink端需要时能够有效采样。

本文通过随附的示例介绍Saber与Matlab联合仿真的操作过程。我们使用的SaberRD版本为2019.06，Matlab版本为2018b。

二、 示例简介

示例文件为throttle_controller.rar压缩包。解压后内容如下：

其中：

1、Matlab_ini文件是该工程对应的Saber算法工程文件

2、Only_Saber是使用Saber算法实现的仿真工程，用于比对。

3、Saber_Matlab_ini是Saber和Saber联合仿真初始工程，需要将Saber算法导入Saber仿真工程。

4、Saber_Matlab_ini_final是Saber和Saber联合仿真最终工程，可以实现Saber和Matlab的联合仿真。

5、Saber_use_model_form_Matlab_export是将Simulink模型转换成Saber模型后的Saber工程，该工程仿真时不依赖于Simulink，独立调用Saber仿真器。

三、 Only_Saber工程演示

在Only_Saber工程中，controller_Saber算法由Saber实现，工程文件如下：

打开throttle_control_system_saber.ai_dsn工程如下：

controller_Saber 模型如下：

对throttle_control_system_Saber.ai_dsn电路进行0s~20s瞬态仿真，打开Contrl_out（即controller_Saber模型输出）输出结果如下：

四、 Saber和Simulink联合演示

第一步：设置Matlab工作路径

打开Matlab2018b，点击“设置路径”，在弹窗中点击“添加文件夹”，输入“Saber_Matlab_ini”工程所在目录，点击“选择文件夹”如下：

下图中框起来的路径即为工作路径，点击“保存”，如下图所示：

第二步：在Saber中配置Matlab接口

打开SaberRD2018.09软件，在model菜单中，打开Matlab配置对话框，如下图：

在“Simulink Cosimulation Tool”对话框中选择 “edit-Matlab-Setup”，如下图所示：

如下图，选择Simulink 9.5版本，Matlab install Root选择所在电脑安装的安装路径，Matlab Work Directory选择Matlab工作路径。设置完成后点击“OK”。

选择Edit-Matlab-Start

此时在Matlab work路径下会生成如下文件：

设置好后，关闭对话框。

第三步：打开Saber算法文件

打开“C:UsersGT_yqDesktopthrottle_controllerSaber_Matlab_ini”路径下的“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，如下图：

打开后如下图所示：

第四步：添加Sabercosim模块

打开“C:Program FilesMATLABR2018bwork（Matlab2018b软件安装路径）”路径下的SaberCosim模块，并拖放到“C:UsersGT_yqDesktop throttle_controller Saber_Matlab_ini(工程所在目录)”下。在仿真工程左侧对话框中找到SaberCosim模块，双击打开，并拖放到“throttle_controller”内，如下图所示：

双击Sabercosim，设置“Number of input signals”为1、“Number of output signals”为3，点击“OK”，如下图所示：

第五步：添加scop

在“throttle_controller”内点击“Library Browser（即图标）”打开“Saber Library Browser”对话框，在搜索框搜索“scop”，并将其拖放到“throttle_controller”内，如下图所示：

第六步：添加demux

在“throttle_controller”内点击“Library Browser（即图标）”打开“Saber Library Browser”对话框，找到“demux”，并将其拖放到“throttle_controller”内，如下图所示：

双击demux，设置“Number of outputs”为3，点击“OK”，如下图所示：

第七步：保存

按照下图所示电路连接，连接完成后保存。

如果算法工程不在Saber仿真工程路径下，将如下四个文件拷贝到响应仿真工程路径下。

Demo中可以解压Saber_Matlab_ini压缩包，将文件拷贝进去。

第八步：打开Saber_Matlab_ini下的工程

在Saber中打开“Saber_Matlab_ini”文件夹中的电路，如下图所示：

此时工程中没有算法，需要操作关联Simulink算法。

在“Model”选项卡中点击图标，在弹出的对话框中点击新建，再点击图标，选择“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，点击打开，如下图所示：

可以看到如下界面，已经打开了“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，保存后点击图标放置器件，如下图所示：

绘制最终电路如下，保存并进行仿真。

第九步：运行仿真

在Simulate选项卡中设置0s~2s瞬态仿真，仿真步长1us，如下图所示：

运行仿真，仿真结果如下所示：

五、 其它说明

Saber与Simulink协同仿真也有一定的不足:

1、仿真器之间没有错误控制。

2、对于连续或非周期的系统，仿真中需要在Saber与Simulink中设定足够小的相同仿真步长，以实现仿真的数据交互。