Introduzione al RTW

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Introduzione al RTW

• Corso Meccatronica anno 2008/09
• Paolo Tripicchio

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Real-Time Workshop
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Esecuzione di Modello

• Interfaccia run-time modello eseguibile
• ModelInizialize
• ModelOutputs
• ModelUpdate
• ModelDerivatives
• ModelTerminate

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Modello Single-Tasking

• rtOneStep()
• Controllo interrupt overflow
• Attivazione interrupt "rtOneStep"
• ModelOutputs -- passo temporale maggiore.
• LogTXY -- Log Tempo, stati e porte di uscita.
• ModelUpdate -- passo temporale maggiore.
• Integrate -- Integrazione nei passi temporali
  minori per gli stati continui
• ModelDerivatives
• Do 0 o Più
• ModelOutputs
• ModelDerivatives
• EndDo (Il numero di iterazioni dipende dal
  solutore.)
• Calcolo derivate per aggiornare stati continui.
• EndIntegrate

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Modello Single-Tasking

• main()
• Initializzazione (inclusa istallazione di
  rtOneStep come
• interrupt service routine, ISR, per un clock
  real-time).
• While(tempo lt tempo finale)
• Esecuzione processi in Background.
• EndWhile
• Mask interrupts (Disattiva rtOneStep
  dallesecuzione.)
• Completa tutti i Processi in Background.
• Shutdown

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Modello Multi-Tasking

• rtOneStep()
• Controllo interrupt overflow
• Attivazione interrupt "rtOneStep"
• ModelOutputs(tid0)
• LogTXY
• ModelUpdate(tid0)
• Integrate
• ModelDerivatives
• Do 0 o Piu
• ModelOutputs(tid0)
• ModelDerivatives
• EndDo
• Calcolo derivate per aggiornare stati continui.
• EndIntegrate
• .

. For i1NumTasks If (hit in task
i) ModelOutputs(tidi) ModelUpdate(tidi) End
If EndFor
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Modelli Multi Rate

• Continui e discreti, diversi rate
• Tc multipli del base Ts
• Assegnamento priorità dei processi
• freq. maggiore priorità maggiore
• Assegnamento priorità blocchi asincroni
• Transizioni nella frequenza di campionamento

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Problemi di trasferimento dati

• Integrità dei dati (preemption)
• Trasferimento dati protetto
• Trasferimento dati non protetto
• Determinismo (predicibilità)
• Disponibilità dati
• Rates di campionamento dei blocchi
• Tempo di ritardo blocco in ricezione

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Blocco Rate Transition

• 3 differenti modalità
• Zero Order Hold
• Unit Delay
• Inserzione automatica

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S-Functions

• Estendono funzionalità di Simulink
• Interfaccia per il codice hand-written
• Interfaccia per lhardware
• Scrittura codice embedded ottimizzato
• lAPI S-function genera overhead

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S-Functions

• Non mi interessa lefficienza
• Non-Inlined S-function
• Voglio interfacciare il mio codice
• Wrapper S-function
• Voglio implementare un algoritmo altamente
  ottimizzato
• Fully Inlined S-function

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Blocchi asincroni

• Meccanismo function call tramite ISR
• Sottosistema triggered con enable fnc_call

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Blocchi asincroni

• Approccio dual-model vs single-model

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RTW Embedded Coder

• Utilizzo di memoria, Velocità esecuzione,
  Leggibilità paragonabile al codice scritto a mano
• Partizione efficiente codice multi-rate
• La struttura dati rtModel contiene esclusivamente
  le informazioni richieste dal modello

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RTW Embedded Coder

• Generazione programmi stand-alone senza necessità
  di utilizzare RTOS
• Funzioni modello Embedded
• model_initialize
• model_step(tid)
• model_output(tid)
• model_update(tid)
• model_terminate (opzionale)

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Codice Stand-Alone

• main()
• Inizializzazione (include linstallazione di
  rt_OneStep come
• interrupt service routine per un clock real-time)
• Inizializza e avvia timer hardware
• Attiva interrupts
• While(not Error) and (time lt final time)
• Background task
• EndWhile
• Disattiva interrupts (Disattiva rt_OneStep)
• Completa tutti i background tasks
• Shutdown

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Codice Stand-Alone

• Single-Tasking
• rt_OneStep()
• Controlla overflow dellInterrupt o altri errori
• Attiva "rt_OneStep" (timer) interrupt
• Model_Step() -- Passo temporale con
  output,logging,update

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Codice Stand-Alone

• Multi-tasking multi-rate
• rt_OneStep()
• Controlla base-rate interrupt overrun
• Attiva "rt_OneStep" interrupt
• Determina quali rates devono eseguire in questo
  passo
• Model_Step0() -- esegui codice con il passo
  base-rate
• For N1NumTasks-1 -- itera i sub-rate tasks
• If (sub-rate task N e schedulato)
• Controlla sub-rate interrupt overrun
• Model_StepN() -- esegui codice passo sub-rate
• EndIf
• EndFor

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Ottimizzazioni Fixed-Point

• Molte famiglie di Micro hanno solo ALU
• Ridurre consumo RAM , ROM, tempo esecuzione
• Rappresentazione Slope , Slope Bias
• V SQ B

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Ottimizzazioni Fixed-Point

• Scelta del punto binario (range vs risoluzione)
• Metodo di arrotondamento
• Floor , Ceiling , Zero , Nearest
• Gestione overflow
• Wrap , Saturate