時間カウンターのメモリ使用量の最適化

この例は、コードジェネレーターが時間カウンターに割り当てるメモリ量を最適化する方法を示しています。この例では、経過時間、つまり 2 つのイベントの時間間隔を保存するメモリを最適化します。

コードジェネレーターは、時間カウンターを符号なし整数で表します。時間カウンターのワードサイズは、モデルコンフィギュレーションパラメーター [アプリケーションのライフスパン] の設定に基づいています。このパラメーターは、アプリケーションが実行される予測最大時間を指定します。このパラメーターを使用して時間カウンターのオーバーフローを防ぐことができます。既定のサイズは 64 ビットです。

時間カウンターが使用するビット数は、[アプリケーションのライフスパン (日)] パラメーターの設定に応じて変わります。たとえば、時間カウンターがオーバーフローを回避するために 1 kHz のレートでインクリメントする場合、カウンターのビット数は次のようになります。

ライフスパン < 0.25 秒: 8 ビット
ライフスパン < 1 分: 16 ビット
ライフスパン < 49 日: 32 ビット
ライフスパン > 50 日: 64 ビット

64 ビット時間カウンターは、5 億 9,000 万年オーバーフローしません。

モデル例を開く

モデル例 TimerMemoryOptimization を開きます。

open_system('TimerMemoryOptimization');

モデルは、SS1、SS2、SS3 の 3 つのサブシステムで構成されます。[モデルコンフィギュレーションパラメーター] ダイアログボックスを開きます。[数学とデータ型] ペインで、[アプリケーションのライフスパン (日)] パラメーターは既定値の inf に設定されています。

3 つのサブシステムには、出力値を計算するための入力として経過時間を必要とする Discrete-time Integrator が含まれます。サブシステムは、次のように変わります。

SS1 - 1 kHz のクロックで動作します。時間カウンターは必要ありません。トリガー端子の [サンプル時間タイプ] パラメーターは、[periodic] に設定されます。経過時間は 0.001 としてインライン化されます。
SS2 - 100 Hz のクロックで動作します。時間カウンターが必要です。1 日のライフスパンに基づいて、32 ビットカウンターに経過時間が保存されます。
SS3 - 0.5 Hz のクロックで動作します。時間カウンターが必要です。1 日のライフスパンに基づいて、16 ビットカウンターに経過時間が保存されます。

モデルのシミュレーション

モデルのシミュレーションを実行します。既定の設定では、モデルはサンプル時間を異なる色で表示します。3 つのサブシステムの離散サンプル時間は、赤、緑、青で表示されます。トリガーされたサブシステムは青緑で表示されます。

コードとレポートの生成

1. GRT システムターゲットファイルと inf 日間のライフスパンを使用するようにコードジェネレーターのモデルを設定します。

2. モデルをビルドします。

slbuild('TimerMemoryOptimization');

### Starting build procedure for: TimerMemoryOptimization
### Successful completion of build procedure for: TimerMemoryOptimization

Build Summary

Top model targets built:

Model                    Action                        Rebuild Reason                                    
=========================================================================================================
TimerMemoryOptimization  Code generated and compiled.  Code generation information file does not exist.  

1 of 1 models built (0 models already up to date)
Build duration: 0h 0m 39.546s

生成コードのレビュー

生成されたソースファイル TimerMemoryOptimization.h を開きます。

cfile = fullfile('TimerMemoryOptimization_grt_rtw', 'TimerMemoryOptimization.h');
coder.example.extractLines(cfile,'/* Real-time Model Data Structure */', '/* Block states (auto storage) */', 0, 1);

struct tag_RTM_TimerMemoryOptimizati_T {
  const char_T *errorStatus;

  /*
   * Timing:
   * The following substructure contains information regarding
   * the timing information for the model.
   */
  struct {
    uint32_T clockTick1;
    uint32_T clockTickH1;
    uint32_T clockTick2;
    uint32_T clockTickH2;
    struct {
      uint16_T TID[3];
      uint16_T cLimit[3];
    } TaskCounters;
  } Timing;
};

/* Block states (default storage) */
extern DW_TimerMemoryOptimization_T TimerMemoryOptimization_DW;

/* Zero-crossing (trigger) state */
extern PrevZCX_TimerMemoryOptimizati_T TimerMemoryOptimization_PrevZCX;

/* External inputs (root inport signals with default storage) */
extern ExtU_TimerMemoryOptimization_T TimerMemoryOptimization_U;

/* External outputs (root outports fed by signals with default storage) */
extern ExtY_TimerMemoryOptimization_T TimerMemoryOptimization_Y;

/* Model entry point functions */
extern void TimerMemoryOptimization_initialize(void);
extern void TimerMemoryOptimization_step0(void);
extern void TimerMemoryOptimization_step1(void);
extern void TimerMemoryOptimization_step2(void);
extern void TimerMemoryOptimization_terminate(void);

/* Real-time Model object */
extern RT_MODEL_TimerMemoryOptimizat_T *const TimerMemoryOptimization_M;

/*-
 * The generated code includes comments that allow you to trace directly
 * back to the appropriate location in the model.  The basic format
 * is <system>/block_name, where system is the system number (uniquely
 * assigned by Simulink) and block_name is the name of the block.
 *
 * Use the MATLAB hilite_system command to trace the generated code back
 * to the model.  For example,
 *
 * hilite_system('<S3>')    - opens system 3
 * hilite_system('<S3>/Kp') - opens and selects block Kp which resides in S3
 *
 * Here is the system hierarchy for this model
 *
 * '<Root>' : 'TimerMemoryOptimization'
 * '<S1>'   : 'TimerMemoryOptimization/SS1'
 * '<S2>'   : 'TimerMemoryOptimization/SS2'
 * '<S3>'   : 'TimerMemoryOptimization/SS3'
 */
#endif                               /* RTW_HEADER_TimerMemoryOptimization_h_ */

4 つの 32 ビット符号なし整数の clockTick1、clockTickH1、clockTick2 および clockTickH2 が、サブシステム SS2 と SS3 の経過時間を格納するカウンターになります。

最適化の有効化とコードの再生成

1. モデルを再設定してライフスパンを 1 日に設定します。

set_param('TimerMemoryOptimization', 'LifeSpan', '1');

2. モデルを作成します。

slbuild('TimerMemoryOptimization');

### Starting build procedure for: TimerMemoryOptimization
### Successful completion of build procedure for: TimerMemoryOptimization

Build Summary

Top model targets built:

Model                    Action                        Rebuild Reason                 
======================================================================================
TimerMemoryOptimization  Code generated and compiled.  Incremental checksum changed.  

1 of 1 models built (0 models already up to date)
Build duration: 0h 0m 14.674s

再生成コードのレビュー

cfile = fullfile('TimerMemoryOptimization_grt_rtw', 'TimerMemoryOptimization.h');
coder.example.extractLines(cfile,'/* Real-time Model Data Structure */', '/* Block states (auto storage) */', 0, 1);

struct tag_RTM_TimerMemoryOptimizati_T {
  const char_T *errorStatus;

  /*
   * Timing:
   * The following substructure contains information regarding
   * the timing information for the model.
   */
  struct {
    uint32_T clockTick1;
    uint16_T clockTick2;
    struct {
      uint16_T TID[3];
      uint16_T cLimit[3];
    } TaskCounters;
  } Timing;
};

/* Block states (default storage) */
extern DW_TimerMemoryOptimization_T TimerMemoryOptimization_DW;

/* Zero-crossing (trigger) state */
extern PrevZCX_TimerMemoryOptimizati_T TimerMemoryOptimization_PrevZCX;

/* External inputs (root inport signals with default storage) */
extern ExtU_TimerMemoryOptimization_T TimerMemoryOptimization_U;

/* External outputs (root outports fed by signals with default storage) */
extern ExtY_TimerMemoryOptimization_T TimerMemoryOptimization_Y;

/* Model entry point functions */
extern void TimerMemoryOptimization_initialize(void);
extern void TimerMemoryOptimization_step0(void);
extern void TimerMemoryOptimization_step1(void);
extern void TimerMemoryOptimization_step2(void);
extern void TimerMemoryOptimization_terminate(void);

/* Real-time Model object */
extern RT_MODEL_TimerMemoryOptimizat_T *const TimerMemoryOptimization_M;

/*-
 * The generated code includes comments that allow you to trace directly
 * back to the appropriate location in the model.  The basic format
 * is <system>/block_name, where system is the system number (uniquely
 * assigned by Simulink) and block_name is the name of the block.
 *
 * Use the MATLAB hilite_system command to trace the generated code back
 * to the model.  For example,
 *
 * hilite_system('<S3>')    - opens system 3
 * hilite_system('<S3>/Kp') - opens and selects block Kp which resides in S3
 *
 * Here is the system hierarchy for this model
 *
 * '<Root>' : 'TimerMemoryOptimization'
 * '<S1>'   : 'TimerMemoryOptimization/SS1'
 * '<S2>'   : 'TimerMemoryOptimization/SS2'
 * '<S3>'   : 'TimerMemoryOptimization/SS3'
 */
#endif                               /* RTW_HEADER_TimerMemoryOptimization_h_ */

[アプリケーションのライフスパン (日)] パラメーターの新しい設定では、コードジェネレーターに、時間カウンター用に確保するメモリを少なくするよう指示します。生成コードには次が含まれます。

32 ビット符号なし整数 clockTick1。SS2 のタスクの経過時間を保存します。
16 ビット符号なし整数 clockTick2。SS3 のタスクの経過時間を保存します。