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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik MAtlab und Mikrocontroller


Autor: samuel (Gast)
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Hallo,
angeblich kann man aus simulierten Modellen von Matlab simulink c-Code
für mikrocontroller bzw auch VHDL Code generieren...hat jemand ne
Ahnung wie das  funktioniert?
danke
samuel

Autor: Kai (Gast)
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Hi

C-Code wird über den Real Time Workshop direkt aus Simulink generiert 
(Im Simulink Modell auf Tools>Real Time Workshop>Options/Build Model). 
Da kann alles eingestellt werden.
VHDL und VERILOG über den HDL Coder (Ebenfalls zu finden unter Tools>HDL 
Coder>...)

Ich arbeite gerade selbst damit, bzw. arbeite mich ein, da ich ein 
Simulink Modell auf einen AVR bringen möchte.
So ganz durchgestiegen bin ich da noch nicht.
Hilfe ist also auch hier erwünscht :-)

-Kai

Autor: tom (Gast)
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Siehe auch RTW-Embedded-Coder.

Auf der Mathworks Seite gibt es übrigens auch kostenlose Vorträge zu 
bestimmten Themen --> Webinars (viel Produktwerbung aber manchmal auch 
ganz interessant)

Autor: gast (Gast)
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@Kai:
Wäre schön, wenn du uns (mich) hier auf dem Laufenden hälst. Ich bin 
gerade in der AVr-Einsteiger-Phase, habe aber sehr gute Simulink 
Kenntnisse. Habe auch schon viel mit dem RTW gemacht. Dabei wurde das 
Modell aber direkt für das Target (dSpace-Box) kompiliert und 
draufgeladen. Mit dem entstandenen c-code habe ich mich nie beschäftigt, 
obwohl ich auch (achtung eigenlob) guter C++ Programmierer bin.

Autor: Gast (Gast)
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Welche Mikrocontroller gibt es, die Ich mit Matlab verbinden kann? Kann 
ich auch einen Atmega8 mit matlab beschreiben?

Danke für euere Antworten

Autor: Der Fast (der9gast)
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Was kann man den unter Matlab anders/besser machen? Beziehungsweise, was 
hätte man davon, etwas in Matlab zu programmieren?Redet ihr von 
emulieren?


mfg

Autor: Marcel (Gast)
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Hi

VHDL kann man mit dem Xilinx Systemgenerator erzeugen. Das klappt echt 
gut ist nur sehr zeitaufwendig (kann je nach Modell schon mal 30min 
dauern bis das Modell im FPGA ist).


Gruß Marcel

Autor: Michael (Gast)
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@Der Fast

Ja, denke mal der Vorteil ist, dass man alles in Matlab erstaml 
simulieren kann. Dan weis man ob der Quat...ähm...Hirnschmalz der sich 
im Kopf gebildet hat, überhaupt so halbwegs in die richtige Richtung 
geht. Ist natürlich keine Garantie, dass das auf dem Mikrokontroller 
dann auch noch geht aber die wahrscheinlichkeit ist doch recht hoch. ;)

Autor: Der Fast (der9gast)
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Michael wrote:
> @Der Fast
>
> Ja, denke mal der Vorteil ist, dass man alles in Matlab erstaml
> simulieren kann. Dan weis man ob der Quat...ähm...Hirnschmalz der sich
> im Kopf gebildet hat, überhaupt so halbwegs in die richtige Richtung
> geht. Ist natürlich keine Garantie, dass das auf dem Mikrokontroller
> dann auch noch geht aber die wahrscheinlichkeit ist doch recht hoch. ;)

Stehe da etwas auf dem Schlauch. AVRStudio+AVRGCC bietet doch genau 
sowas, man kann sich doch alle Register, Ports.. anschauen.

Was man nicht kann ist etwas "anschließen" am AVR unter AVRStudio. Da 
wäre Simulink/Matlab hilfreich?

mfg

--edit
AVR Studio simualtion von Assembler
AVR Studio + AVR GCC Simulation von C Code

Man kann unte AVR Studio die Ports mit Hand manipulieren. Also wenn man 
ein Prog schreibt, es durchlaufen lääst und es erwartet an PortX ein 
Bit, kann man das von Hand setzen... Also man muss wissen was man 
ranhängen kann und welche Sequenz diese Geräte senden. Aber das ist doch 
mit Simulink/Matlab doch auch so. Wenn ich da eine Simulationsumgebung 
erzeuge, muss ich doch auch wissen was ich programmiere?

Autor: Peter Diener (Gast)
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Hallo zusammen,

man sollte mal klarstellen, dass Matlab/Simulink 3 Abstraktionsebenen 
höher liegt, als das Embedded C, das wir auf unseren AtMegas schreiben. 
Damit macht man mathematische Modelle, deren Grundlage in der Regel 
Differentialgleichungen sind. Matlab wird deswegen sehr gerne in der 
Regelungstechnik eingesetzt. Das ist nichts, mit dem man irgendwelche 
Pins an Displays anschließen kann oder sowas.
Mit Matlab simuliert man beispielsweise das dynamische Verhalten eines 
Antriebsstranges von einem Auto mit Automatikgetriebe. Man kann in so 
ein Modell dann Regler implementieren und diese optimieren. Wenn man das 
ganze dann aufbaut, kann man den im Modell optimierten Regler als C Code 
exportieren und in ein embedded System implementieren, das dann das 
echte Auto regelt.

Ich persönlich halte nicht sehr viel von dieser Vorgehensweise, denn 
gerade auf kleinen Prozessoren, wie den AVRs entsteht dadurch sehr 
schnell ein sehr großer Codeoverhead, den man durch vorheriges 
Nachdenken hätte vermeiden können. Es ist mit Matlab sehr schwierig ein 
vernünftiges Modell auf einen 8 bit Rechner zu bringen, ohne, dass man 
erheblich Rechenleistung verschwendet.

Zudem garantiert einem niemend, dass der erzeugte Code auch mit allen 
Eigenheiten der AVRs auf diesen überhaupt zuverlässig läuft.

Das Simulieren mit Matlab mag an bestimmten Stellen praktisch sein, aber 
das Übersetzen von Reglern auf AVRs sollte man von Hand machen, dann ist 
man sicher, dass alle Integratoren sauber laufen und vor allem sparsam 
mit Variablengrößen umgehen und nicht alles grundsätzlich in 
Floatingpointarithmetik machen. Ein Modell in Matlab zu erstellen, das 
alle Typumwandlungen enthält, die man üblicherweie af einer 8 bit 
Maschine braucht, damit es überhaupt realisierbar ist, ist sehr sehr 
aufwendig.

Meiner Meinung nach hat ein C-Code von Matlab auf einem AVR nichts 
verloren, das kann man bei DSPs machen, de irgendwelche komplizierten 
Filter, Faltungen oder Korrelationen in Echtzeit rechnen müssen und 
ohnehin in Float am effizientesten arbeiten.

Grüße,

Peter

Autor: Gast (Gast)
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Ja ich gebe dir recht. Die Frage war auch nicht ob es sinnvoll ist 
sondern ob es möglich ist. Ein Antriebsstrang eines Autos ist bestimmt 
auch nicht verlgeichbar mit einfachen Regelkreisen die dem 
Ausbildungszweck dienen (z.b. P-Regler). Ich möchte wissen ob Matlab mit 
irgend einem Modul die Möglichkeit bietet das erstellte Modell 
(Simulink) auf den Atmega8 zu übertragen?

Autor: Klaus Falser (Gast)
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Bei einem 8 Bit Prozessor wie dem AVR muß möglicherweise auch 
berücksichtigen, dass alle Berechnungen meines Wissebs nur mit 32 Bit 
Float zahlen erfolgen, während Matlab/Simulink dazu sicher 64 oder 80 
Bit Gleitkomma verwendet.
Auch wenn das vom Matlab generierte C Programm mit double Variablen 
rechnet, der AVR Compiler macht wieder 32 Bit Float daraus.
Dann kann man auch Unterschiede zwischen Simulation und Hardware haben.

Autor: Peter Diener (Gast)
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Hallo,

wenn du einen P-Regler auf einem AVR laufen lassen willst, dann schreib 
ihn doch einfach hin.

Regelfehler = Sollwert - Reglereingang;
Reglerausgang = Regelfehler * Verstärkung_P;

fetig. Wo brauch ich da Simulink dazu?

Das schwierige daran ist nicht das Implementiern des Reglercores, das 
hast du oben gesehen. Nur das kann dir Matlab abnehmen. Das schwierige 
ist die Anbindung an die Hardware. Die Routinen, die die Variable 
Reglereingang mit Daten versorgt und Reglerausgang wieder auf die 
Hardware ausgibt. Diese Arbeit nimmt dir Matlab nicht ab.

Grüße,

Peter

Autor: Gast bei S. (Gast)
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Besonders lustig wird es bei der Generation von VHDL: Matlab baut Dir 
auch keine pipelines, asynchrone Fifos und rekursive Strukturen mit 
Merhfachnutzung.

Da müsste sich Mathworks erstmal was in Sachen Logical Constraints 
einfallen lassen und einige Konvnetionen einführen mit denen man den 
Code steuern kann. Denkbar wäre das, aber National ist mit Labview dort 
schon Meilen weiter.

Autor: Gast (Gast)
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Wie schon gesagt es geht mir nicht darum ob ich das einfach so mit C 
machen könnte sonder ob die Möglichkeit besteht Simulink dazu zu 
verwenden. Welche µController würden sich besser dafür eignen ?

Autor: Peter Diener (Gast)
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Hallo,

prinzipiell eignen sich alle Mikrocontroller dafür, denn der erzeugte 
Code ist standardkonform. Die Frage ist nur, wie effizient die Lösung 
sein wird im Vergleich zu einem selbstgeschriebenen code. Und die 
Ansteuerung der Peripherie und Initialisierung der CPU übernimmt Matlab 
auch nicht, der Code ist also erst nach Überarbeitung lauffähig und das 
dauert mindestens genauso lang, wie wenn man es gleich selbst schreibt.
Von der Seite der Rechengenauigkeit her betrachtet, bieten sich vor 
allem DSPs und andere 32bit Maschinen an, wie z.B. dsPIC, TMS320, 
AT91SAM, AVR32, TMS470 usw.

8 bit Mikrocontroller sind für den Code, den Matlab generiert nicht 
unbedingt ungeeignet, aber mit der Gleitkommarechnung überfordert. Jede 
Operation dauert ein Vielfaches an Maschinenzyklen, wie auf einem 32 bit 
Rechner.

Grüße,

Peter

Autor: Gast (Gast)
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Ich hab mir mal den dsPIC angeschaut und der sieht eigentlich genau nach 
dem aus was ich suche laut dieser Beschreibung:

http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcServic...

Gibt es den ein Blockmodell in Simulink auch für den Atmega8? Wo finde 
ich eine Schaltung für den dsPIC die für die Programmieschnittstelle 
(usb, seriell) geeignet ist?

Autor: Andreas (Gast)
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Hallo!

Ich möchte die serielle Schnittstelle in Matlab so konfigurieren, dass 
diese als USB Schnittstelle am Mikrocontroller (PIC) erkannt wird. Mein 
Ziel ist es, mit Matlab die Register eines DAC zu beschreiben bzw. 
diesen zu steuern.

Der Dataflow sieht ca. so aus:

PC -> USB Kabel -> PIC/Microcontroller -> DAC

Danke!

Autor: MCUA (Gast)
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>Wie schon gesagt es geht mir nicht darum ob ich das einfach so mit C
>machen könnte sonder ob die Möglichkeit besteht Simulink dazu zu
>verwenden. Welche µController würden sich besser dafür eignen ?
Es kommt eben drauf an, wie viel Rechenaufwand für die betreffende 
Regelung nötig ist. Auch ein 8Biter kann da schon einiges leisten. (Und 
ein 16Biter muss nicht unbedingt schneller sein).

Autor: cskulkw (Gast)
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Seit knapp 9 Jahren arbeite ich mit Matlab/Simulink/Stateflow in 
Verbindung mit dem Real-Time Workshop Embedded Coder.

Simulink ist meiner Einschätzung nach genau eine Abstraktionebene höher 
als die Funktionsentwicklung auf ANSI-C-Nievau im AVR-Studio.

Wozu ist Simulin/Stateflow gut. Nun, versucht doch einmal drei parallel 
arbeitende Zustandsautomaten, die von einander gegenseitig abhängig 
sind,  in C zu programmieren. Allein die prozedurale Anordnung des Codes 
ist schon ein Übersichtskiller.

In Stateflow ist jede Automat für sich schön auf einer Fläche angeordnet 
und je nach dem, wie blöd man sich anstellt, auch entsprechend 
übersichtlich.

Ich denke, dass ML/SL/SF - Code durchaus auf einem AVR Sinn macht. Ich 
habe mich jetzt die letzen 2 Jahre so nebenbei in meiner Freizeit durch 
den RTW und RTW/EC durchgearbeitet. Ich habe dabei viel Nützliches und 
viel Überflüssiges zur Kenntnis nehmen müssen. Aber so ziemlich am Ende 
des RTW /EC (in der Product Help) steht relativ gut beschrieben, wie man 
ein eigenes Target einbindet. Und wer mit einer Zeitscheibe zufrieden 
ist, wird auch deutlich schneller als in 2 Jahren zum Ziel kommen.

Andererseits bringt ein solides Basiswissen stets ein großes Maß an 
Kompetenz, wenn mal der Kunde wieder etwas ausgefallenes haben möchte.

Also ich habe jetzt eine Toolkette (Targetimplementierung) für den 
AVR(mega) erstellt. Die kleineren sind für mich sinnlos, weil unter 1k 
RAM ist der Compiler schnell am Ende. Aber mit dem atmega128x oder 
atmega256x macht das richtig Spaß.

Das Hauptproblem ist, wie Peter schon sagte, das man Matlab zwar den 
ANSI-C- Funktionscode erstellt. Aber dann sitzt man da mit seinen 
External IN-and Outputs und muß zu sehen, wie die Ports klappern.
Hier habe ich mir im Laufe der Zeit diverse Treiber für die Dinge, die 
mir wichtig waren, geschrieben. Die Treiber sind alle vollständig 
multitasking-fähig, weil delay-Loop für mich ein NO GO sind. Aufgrund 
dieser Fähigkeit, kann ich diverse Treiber parallel so betreiben, dass 
kein Device das andere behindert. Das ist für ML-SL-Funktionscode ein 
absolutes muß, weil die Modelle die Modellberechnungsfrequenz vorgeben.
Ferner habe ich mir einen primitiven - aber sehr flexibelen Scheduler 
geschrieben, der die Quarztaktrate und die Abtastraten des Modells 
umsetzt.

Darüber hinaus habe ich für die Externen Ein-und Ausgänge (Globale 
Variablen) Auswahl - GUIs erstellt, anhand derer ich die mir zur 
Verfügung stehenden Peripherien mit den Modellsignalen verbinde. Dieses 
geschieht während der Codegenerierung im Target Language Compiler. Die 
Programmierung des TLCs ist sehr stupide und unkomfortabel. Mit einer 
entsprechenden Strategie ist es einigermassen beherrschbar.

Mittlerweile arbeitet meine Toolkette mit dem Mega 16- 128, 12xx, 25xx 
und atcanxxx recht zuverlässig. Die GUI-Dialogfenster blockieren die 
Auswahl bereits ausgewählter Schnittstellen und weist auf Abhängigkeiten 
hin.

Warum habe ich das gemacht? Ich stehe ständig vor der Frage, wie eine 
Funktikons-Idee schnell mal umgesetzt werden soll. Nicht jeder hat das 
Kleingeld für eine Micro-Autobox von dSPACE oder alle die anderen 
mehrere K€ teuren Rapid-Prototyping-Tools. Und genau hier staunen viele, 
was so ein kleiner 8-Bitter so alles kann. Dabei darf man schon 
erwähnen, dass die Mega-Programmcode-Architektur 16-Bit breit ist.

Im Screenshot umgesetzt habe ich die Digitalen Eingänge (I/O), den 
Dallas Temperatursensor DS18(B)20 und das LC-Display eDIP204 von 
Electronic Assembly (SPI-Schnittstelle).

In Vorbereitung habe ich das VC8x0 von Conrad (ist schon etwas 
angestaubt), der SHT11 von Sensirion, den CAN-Treiber des atcanxxx, den 
MCP2515 (I/O) und das Grafikdisplay EDIP320TP. Bei dem Grafikdisplay 
sollen die Touch-Tasten als Modelltriggereingänge umgesetzt werden.

Die Treiberimplementierung berücksichtigt dabei die HW-Trennung. Denn 
der nächste Schritt ist die Treibernutzung auf dem AVR32 umzusetzen. Ich 
gebe natürlich zu, dass ich mich so ein wenig vom AVR32-Framework habe 
inspirieren lassen. Mein Ziel ist es, dass Matlab nur durch Veränderung 
der Targeteinstellung alle notwendigen Anpassungen durchführt.

Eine Implementierung eines Treibers soll durch diese Organisation 
relativ schnell auf allen anderen Plattformen genutzt werden können.

Zurück zur Toolkette:

Das dip204-Display wird vom Mega mit ca 10 Aktualisierungen pro Sekunde 
getrieben. Wenn ich die Busy-Erkennung noch aktiviere, ist bestimmt noch 
mehr drin. Aber für meine Verhältnisse reicht es und ich muss 
Prioritäten setzen.

Die schnellste Taskscheibe ist eine 1ms.

Der Build startet die Codegenerierung des Modell und der Basis-SW 
(Scheduler und HW-Treiber). Nach der Codegenerierung startet der Build 
automatisch. Wenn ein Programmer angeschlossen ist, würde die Toolkette 
auch die Software auf den Microkontroller programmieren.

Ein Klick und gut ist. So sollte es sein.

Man kann auch den GNU-Debugger automatisch nach dem Build starten. Aber 
wenn ich Fehler suchen muß, nehme ich ohnehin das Studio. Und weil nur 
debuggfähige Controller zeitlich sinnvoll zu supporten sind, fällt der 
ATMega8 bei mir aus dem Fokus.

Mein Fazit:

Ja, man kann die AVR - 16/8-Bitter sinnvoll in Matlab einbinden. Es 
macht auch richtig Spaß und die Begeisterung wächst zunehmends.

Mein Tip an die Redaktion:

Vielleicht sollte für Embedded-Matlab mal ein eigener Thread aufgemacht 
werden. Das Thema ist so vielfältig und spannend !

So, ich wünsche Euch viel Spaß auf euren eigenen Matlab-Abenteuern.

Und  dran bleiben sonst wirds nix ...

(Ein Sorry an die Redaktion: das erste BIld als png wären 509kB anstatt 
130 kB groß gewesen)

Autor: MCUA (Gast)
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> Dabei darf man schon erwähnen,
> dass die Mega-Programmcode-Architektur 16-Bit breit ist.
...
>Ja, man kann die AVR - 16/8-Bitter ...
...
Die Angabe der Bit-Breite einer CPU richtet sich hauptsächlich an die 
Registerbreite und ggfs der Breite des (Daten)Bussystems 
(Innerhalb/Ausserhalb) des ICs, aber nie nach der Breite des OP-Codes.
Denn Die ist eigentlich immer grösser, weil sonst fast kein Befehlssatz 
möglich ist.

Autor: tim hann (abettachema)
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Hallo,
ich arbeit auf ein kelein Projekt,und zwar ich soll ein µc Piccolo F2808
programiern nir mit Simulink(codegenerierung). wie in dem Bild zeigt,
nur die Blöcke.
wer kenne diese Thema ,
bitte ich brauch hilfe von euch
/wie kann ich ADC Blöcke einstellen und die wert einlesen!
/was ist fixdpoint
/wie kann ich die variable andern bei Code Compose studie5 bzw Simulink
auf ihre  Hilfe wäre sehr dankbar

Autor: Moritz (Gast)
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cskulkw schrieb:
>
> Warum habe ich das gemacht? Ich stehe ständig vor der Frage, wie eine
> Funktikons-Idee schnell mal umgesetzt werden soll. Nicht jeder hat das
> Kleingeld für eine Micro-Autobox von dSPACE oder alle die anderen
> mehrere K€ teuren Rapid-Prototyping-Tools. Und genau hier staunen viele,
> was so ein kleiner 8-Bitter so alles kann. Dabei darf man schon
> erwähnen, dass die Mega-Programmcode-Architektur 16-Bit breit ist.


Hallo,
gibt es eine Möglichkeit den Nutzer "cskulkw" zu diesem Thema zu 
kontaktieren?
Er hat genau das umgesetzt was ich suche. Danke

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