C Caller ブロックを使用した C コードの統合

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C Caller ブロックを使用して Simulink^® に新規または既存の C コードを統合できます。Simulink モデルでカスタムブロックを作成するには、C Caller ブロックによって、外部のソースコードおよびライブラリで指定された外部 C 関数を呼び出すことができます。the C Caller ブロックのメリットには次のものがあります。

単純な C 関数の自動化された統合
Simulink Coverage™、Simulink Test™、および Simulink Design Verifier™ との統合
Simulink Coder™ との統合

The C Caller ブロックにより C アルゴリズムを Simulink に持ち込むことができます。動的システムをモデル化するには、代わりに S-Function Builder を使用します。次のステップでは、C Caller ブロックを使用して Simulink に C コードを統合するワークフローを説明します。

ソースコードと依存関係の指定

C 関数を含む外部ソースコードファイルを指定します。

Simulink ツールストリップから [コンフィギュレーションパラメーター] を開きます。
左側のペインで [シミュレーションターゲット] を選択します。
C Caller ブロックによる解析を有効にするには [カスタムコードのインポート] ボックスがオンになっていることを確認します。
ディレクトリとファイルパスは、絶対パスでもモデルディレクトリまたは現在の作業ディレクトリへの相対パスでもかまいません。カスタムコードへの相対パスの指定 (Stateflow)を参照してください。
[ヘッダーファイル] を選択して、ヘッダーファイルの名前を #include タグと共に入力します。
[追加のビルド情報] の下で [インクルードディレクトリ] を選択し、ヘッダーファイルなどの追加のビルド情報が格納されているフォルダーを入力します。
[ソースファイル] を選択して、ソースファイルのパスと名前を入力します。モデルとソースファイルが異なるディレクトリにある場合、ファイル名の前にソースファイルが含まれているディレクトリを入力します。

メモ

関数がヘッダーファイルで宣言されていてソースコードで実装されていない場合、シミュレーションとモデルのコンパイルのために空のスタブ関数が自動的に生成されます。

既定の関数配列レイアウトの定義

Simulink で行列データが格納される順序を指定できます。C 関数へ、または C 関数から渡される行列データは、指定した既定の関数配列レイアウトに変換されます。関数配列レイアウトが指定されていない場合、行列データは C Caller を通じて Simulink データと同じ順序で渡され、行優先と列優先の乱れにより計算エラーが発生することがあります。すべての Simulink データについて同じ既定の関数配列レイアウトに従うようにしてください。

列優先 — C Caller ブロックは Simulink データを列優先の順序で処理します。3 行 3 列の行列があるとします。C Caller ブロックでは、この行列は 1 列目、2 列目、3 列目の順序で格納されます。
行優先 — C Caller ブロックは Simulink データを行優先の順序で処理します。3 行 3 列の行列があるとします。C Caller ブロックでは、この行列は 1 行目、2 行目、3 行目の順序で格納されます。
任意 — C Caller ブロックで、列優先および行優先の両方の順序で配列データを格納できます。その結果、列優先および行優先の両方の設定でコードを生成できます。
指定なし — 配列のデータは列優先および行優先の両方の順序で格納できます。[任意] 設定と比較して、列優先設定でのみコードを生成できます。

Simulink での行優先および列優先の配列レイアウトの詳細については、既定の関数配列のレイアウトを参照してください。

[既定の関数配列のレイアウト] の下の配列レイアウトオプションを選択します。
特定の配列レイアウトをコードの関数のいくつかに適用する必要がある場合、[関数別に指定] をクリックしてこれらの関数を選択します。
[適用] をクリックして変更を受け入れます。
[OK] をクリックして [コンフィギュレーションパラメーター] を閉じます。

C Caller ブロックの呼び出しと端子の指定

Simulink キャンバスで C Caller を入力するだけで、Simulink へのカスタム C コード統合を開始できます。または、C Caller ブロックを [ライブラリブラウザー] 、 [User-Defined Functions]からドラッグします。ブロックをダブルクリックして [ブロックパラメーター] ダイアログボックスを開いて、関数の名前と端子の指定を確認します。

[カスタムコードを更新します。] をクリックしてソースコードとその依存関係をインポートします。
C 関数が [関数名] の下に表示されます。関数の完全なリストが表示されない場合は、をクリックしてソースコードを再インポートします。
関数宣言を表示する、または関数への入力/出力変数をヘッダーファイル内で表示するには、[関数宣言に移動します。] をクリックしてソースファイルを移動します。
ソースファイルとその依存関係を変更する、または関数配列レイアウトを定義し選択するには、[Custom code settings] をクリックして、[コンフィギュレーションパラメーター] の [シミュレーションターゲット] タブを開きます。

C 関数の引数の Simulink 端子へのマッピング

C Caller ブロックの [端子仕様] テーブルを使用したり、コマンドラインで FunctionPortSpecification オブジェクトを作成したりすることで、C 関数の引数をソースコードから Simulink 端子にマッピングできます。ソースコードで、ヘッダーファイルには Simulink 端子に接続される C 関数の引数が含まれています。

extern void mean_filter(const unsigned char* src,
                           unsigned char* dst,
                           unsigned int width, unsigned int height,
                           unsigned int filterSize);

[端子仕様] によって、引数の詳細とそれらが Simulink で C Caller ブロックにどのように接続されるかが表示されます。

引数名 — 入力および出力引数の名前を指定します。[引数名] は、ソースコードからの C 関数で定義されている、関数の引数またはパラメーターの名前です。この列は参照目的でのみ使用されます。

スコープ — C 関数の引数が Simulink のスコープにどのようにマッピングされるかを指定します。引数には関数の定義により既定のスコープがあり、そのスコープをソースコードの関数定義によって変更できます。

Simulink スコープ	スコープからブロックへのマッピング
`入力`	ブロック入力端子
`出力`	ブロック出力端子
`inputoutput`	ブロックの入力端子と出力端子
`パラメーター`	ブロックの調整可能なパラメーター
`定数`	定数値

const double *u のような定数の修飾子定義がある場合、引数は入力またはパラメーターのみです。定数の修飾子がない場合、引数は既定で [出力] であり、それを [入力]、[inputoutput]、または [パラメーター] スコープに変更できます。この場合、C 関数がポインターで示されるメモリを変更しないようにしてください。引数が output タイプである場合、このポインターで示される各要素はこの関数の呼び出しのたびに再割り当てされます。

C 引数	Simulink スコープ
関数の戻り	`出力`
`double u`	`入力`、`パラメーター`、`定数`
`double u[]` `double u[][2]` `double u[2][3]`	`出力` (既定)、`入力`、`パラメーター`
`double *u`	`出力` (既定)、`inputoutput`、`入力`、`パラメーター`
`const double *u` `const double u[]` `const double u[][2]` `const double u[2][3]`	`入力` (既定)、`パラメーター`

C 関数の引数を [inputoutput] 端子にマッピングするには、関数の定義において変数をポインターとして定義します。

extern void mean_filter(unsigned char* src,
                           unsigned int width, unsigned int height,
                           unsigned int filterSize);

次に、[端子仕様] テーブルで [inputoutput] スコープに対する端子仕様を選択し、結果として生じる関数出力をカスタム関数の入力変数に代入します。

ラベル — Simulink ブロックの対応する引数のラベルを示します。既定では、引数のラベルは、変更しない限り引数名と同じです。

Simulink スコープ	Simulink 端子のラベル
`入力`、`出力`	端子の名前
`inputoutput`	入力端子と出力端子両方の端子の名
`パラメーター`	パラメーター名
`定数`	定数値の式。入力引数の名前のサイズ式。例: `size(in1,1)`

Type — Simulink データ型と C 関数の引数のデータ型との一致を判別します。

C 引数のデータ型	Simulink データ型
符号付き文字	int8
符号なし文字	uint8
char	int8 または uint8 (コンパイラによる)
int^*	int32
符号なし整数^*	uint32
short ^*	int16
long ^*	int32 または fixdt(1,64,0) (オペレーティングシステムによる)
float	single
double	double
int8_t^*	int8
uint8_t^*	int8
int16_t^*	int16
uint16_t^*	uint16
int32_t^*	int32
uint32_t^*	uint32
typedef struct {…} AStruct^**	Bus:AStruct
typedef enum {..} AnEnum^**	Enum:AnEnum
* C Caller が整数型を取る場合 (例: int16_t)、一致する基本データ型の固定小数点型 (例: fixdt(1, 16, 3)) に変更できます。 ** C Caller 同期ボタンによって、C 関数によって使用される構造体または列挙型を Simulink バスおよび列挙型としてインポートできます。

サイズ — 引数のデータの次元を指定します。

C 引数の次元	Simulink 端子の次元
`double u`	スカラー (1)
`double u[]` `double u[][2]`	継承 (-1) (既定) 引数が出力端子用の場合、サイズを指定する必要があります。出力端子のサイズは継承できません。
`double *u`	継承 (-1) (既定) `[出力]` 端子のサイズを継承できる場合でも、引数が `[inputoutput]` 端子用である場合はサイズを継承できません。
`double u[2][3]`	サイズは [2, 3]。

`FunctionPortSpecification` オブジェクトの作成と C Caller ブロックプロパティの編集

[端子仕様] テーブルプロパティをプログラムで変更するには、FunctionPortSpecification オブジェクトを作成して、そのプロパティを変更します。モデル内の選択された C Caller ブロック用に FunctionPortSpecification オブジェクトを作成するには、コマンドラインに次を入力します。

myCCallerConfigObj = get_param(gcb, 'FunctionPortSpecification')

myCCallerConfigObj = 

  FunctionPortSpecification with properties:

        CPrototype: 'real_T add(real_T u1, real_T u2);'
    InputArguments: [1×2 Simulink.CustomCode.FunctionArgument]
    ReturnArgument: [1×1 Simulink.CustomCode.FunctionArgument]

CPrototype プロパティは読み取り専用であり、C 関数の入力変数の宣言を示します。InputArgument プロパティと ReturnArgument プロパティによって作成される FunctionArgument オブジェクトは、上記の [端子仕様] テーブル用に定義されたルールに従って、そのプロパティをさらに編集することができます。詳細については、FunctionPortSpecification を参照してください。

カスタム C Caller ライブラリの作成

ライブラリモデルを作成して C Caller ブロックをグループ化し、モデルを整理した状態に維持できます。

新しいライブラリモデルを開きます。[シミュレーション] タブで、[新規] 、 [ライブラリ] を選択します。
[モデル化] タブの [設計] で、[シミュレーションのカスタムコード] をクリックします。
コードによって [言語] オプションで C または C++ を選択し、[カスタムコードのインポート] ボックスがオンになっていることを確認します。
ソースコードと依存関係の指定の説明に従ってソースファイルとその依存関係を追加します。
C Caller ブロックを作成して C 関数を呼び出します。
ライブラリモデルから Simulink モデルにブロックを挿入するには、単純にブロックをモデルにドラッグします。

カスタムコード用のデバッグシンボルの生成

外部のデバッガーを MATLAB^® プロセスに追加し、外部 C コードをデバッグするには、次を使用してデバッグシンボルを生成します。

Simulink.CustomCode.debugSymbols = 1

この設定をオンにしてモデルを更新したら、デバッグシンボルが生成され、外部のデバッガーを MATLAB プロセスに追加できます。

制限

C の状態のグローバルな初期化 — C 関数がグローバルな、または静的な変数の読み書きを行う場合は、順序を守ってください。たとえば、複数の C 関数が同じ一連のグローバル変数にアクセスしている場合、ブロックの実行順序によっては予期しない結果となる可能性があります。
カスタムコード設定の初期化/終了 — カスタムコードにメモリを割り当てたり割り当て解除したりする必要がある場合、メモリの割り当てと割り当て解除は、カスタムコード設定の [初期化関数] および [終了関数] フィールドに挿入します。
複素数データのサポート — C Caller ブロックは Simulink の複素数データ型をサポートしません。
連続サンプル時間 — C Caller ブロックは連続サンプル時間をサポートしません。
可変引数 — C の可変引数はサポートされません (たとえば、int sprintf(char *str, const char *format, ...))。
C++ 構文 — C Caller ブロックはネイティブの C++ 構文を直接サポートしません。C++ コードとインターフェイスする C 関数ラッパーを記述する必要があります。

C Caller ブロックを含むモデルをテストする場合は、Test Integrated C Code (Simulink Test)を参照してください。

参考