simulink中调用C语言：S-Function

S函数的简单介绍

S函数：S-Function 可以使用 MATLAB， C， C++， Ada，或 Fortran 语言来编写。使用 MEX 实用工具，将 C， C++， Ada，和 Fortran 语言的 S-Function 编译成 MEX-文件，在需要的时候，它们可与其它的MEX-文件一起动态地连接到 MATLAB 中。

S-Function 使用一种特殊的调用格式让你可以与 Simulink 方程求解器相互作用，这与发生在求解器和内置 Simulink 块之间的相互作用非常相似。S-Function 的形式是非常通用的，且适用于连续、离散和混合系统。

1. S函数可以用m语言，c语言等多种语言编写，Simulink库中的User-Defined Functions中的S-Function Example包含了多种语言的多种模板， S-Function Builder 是一个 Simulink 模块，可以通过设定自动生成c语言的S函数；

图1 Simulink库中S函数相关模块

2. S函数与Simulink的运行原理相似，要了解S函数是如何工作的，就要了解Simulink 是如何进行模型仿真的， Simulink 模型的执行分几个阶段进行。首先进行的是初始化阶段，在此阶段， Simulink 将库块合并到模型中来，确定传送宽度、数据类型和采样时间，计算块参数，确定块的执行顺序，以及分配内存。然后， Simulink 进入到“仿真循环”，每次循环可认为是一个“仿真步”。在每个仿真步期间，Simulink 按照初始化阶段确定的块执行顺序依次执行模型中的每个块。对于每个块而言， Simulink 调用函数来计算块在当前采样时间下的状态，导数和输出。如此反复，一直持续到仿真结束。

下图所示为一个仿真的步骤：

图2 Simulink 执行仿真的步骤

3. S函数使用一种特殊的调用格式使其在 Simulink 方程求解器相互作用，S函数主要通过多种特殊格式的回调函数，用来表示仿真执行的初始化、输出、计算导数、结束等多个阶段。

两电平逆变器调制的S函数示例

图3 两电平逆变器调制的S函数主体部分

该S函数主要包含以下回调函数：
a. mdlInitializeSizes回调函数
对参数进行初始化设置，比如离散状态个数、连续状态个数、模块输入和输出的路数、模块的采样周期个数、状态变量初始数值等；
b. mdlInitializeSampleTimes回调函数
该函数设置S-Function模块的采样时间，决定了mdlOutputs多久执行一次；
c. mdlInitializeConditions回调函数
初始化时调用，对输入输出数组指针地址进行定义；
d. mdlOutputs回调函数
可以用来执行我们定义的函数，本例中执行了三个任务：
来自S函数的外部数据的输入；
执行100us的定时中断（计算输出电压相位，输出电压指令）、741us的定时中断（模拟PWM中断，调用两电平SVPWM调制算法）。
S函数输出（输出内部监视变量和PWM波占空比）
e. mdlUpdate回调函数
如果该块具有离散的状态变量，则在处理完所有块的输出函数之后的主要时间步中，将调用一次更新函数，本例未使用；
f. mdlTerminate回调函数
S函数终止时执行的函数，本例未使用。
多个回调函数的执行顺序如下：