有没有办法将STM32 Arduino代码集成到Simulink中？

Question

我的目标

我正在使用 Mathworks 的代码生成支持包为 Nucleo L476RG 构建一个基于 Simulink 的应用程序。这些软件包包括用于控制控制器外围设备的基本块，但是当涉及到外部硬件（例如基于 SPI 的 SD 卡写入器）时，我不想从头开始实施通信协议。

我有使用支持 STM32 板的 Arduino IDE 对 Nucleo 板进行编程的经验，并且找到了一些描述使用 S-Functions 将此类 Arduino 代码直接集成到 Simulink 中的过程的资源，请参见以下链接：

https://www.ee-diary.com/2020/11/How-to-create-Arduino-S-Function-in-Simulink.html

https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/39354-device-drivers

我的目标是结合创建一个 S-Function“驱动程序”，它将利用 Arduino STM 包和库，我可以将其与我的其他 Simulink 函数一起包含，并使用 Mathworks 生成 + 将最终代码部署到 Nucleo 板上toobloxes.

我的方法

首先，我在 Arduino IDE 中测试了一个简单的 LED 闪烁功能，将其上传到板上并验证了一切都按预期工作。这是默认的 Arduino 闪烁代码加上项目设置：

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                      // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                      // wait for a second
}

然后我想使用 S-Function 构建块复制相同的功能。这就是 S-func。来源：

/* Includes_BEGIN */
#include <math.h>

#ifndef MATLAB_MEX_FILE
#include <Arduino.h>
#include <variant_NUCLEO_L476RG.h>
#endif
/* Includes_END */

/* Externs_BEGIN */
/* extern double func(double a); */
/* Externs_END */

void blink_sfunc_Start_wrapper(real_T *xD)
{
/* Start_BEGIN */
/*
 * Custom Start code goes here.
 */
/* Start_END */
}

void blink_sfunc_Outputs_wrapper(const real_T *xD)
{
/* Output_BEGIN */
if (xD[0]==1){
    # ifndef MATLAB_MEX_FILE
        digitalWrite(LED_BUILTIN,ledinp[0]);
    # endif
}
/* Output_END */
}

void blink_sfunc_Update_wrapper(const uint8_T *led_in,
                                real_T *xD)
{
/* Update_BEGIN */
if (xD[0]!=1){     
    # ifndef MATLAB_MEX_FILE        
    pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);    
    # endif        
    xD[0]=1;}
/* Update_END */
}

void blink_sfunc_Terminate_wrapper(real_T *xD)
{
/* Terminate_BEGIN */
/*
 * Custom Terminate code goes here.
 */
/* Terminate_END */
}/* Includes_BEGIN */
#include <math.h>

#ifndef MATLAB_MEX_FILE
#include <Arduino.h>
#include <variant_NUCLEO_L476RG.h>
#endif
/* Includes_END */

/* Externs_BEGIN */
/* extern double func(double a); */
/* Externs_END */

void blink_sfunc_Start_wrapper(real_T *xD)
{
/* Start_BEGIN */
/*
 * Custom Start code goes here.
 */
/* Start_END */
}

void blink_sfunc_Outputs_wrapper(const real_T *xD)
{
/* Output_BEGIN */
if (xD[0]==1){
    # ifndef MATLAB_MEX_FILE
        digitalWrite(LED_BUILTIN,ledinp[0]);
    # endif
}
/* Output_END */
}

void blink_sfunc_Update_wrapper(const uint8_T *led_in,
                                real_T *xD)
{
/* Update_BEGIN */
if (xD[0]!=1){     
    # ifndef MATLAB_MEX_FILE        
    pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);    
    # endif        
    xD[0]=1;}
/* Update_END */
}

void blink_sfunc_Terminate_wrapper(real_T *xD)
{
/* Terminate_BEGIN */
/*
 * Custom Terminate code goes here.
 */
/* Terminate_END */
}

S-Function 生成 C 源代码没有任何问题。下一步是构建包含 S-Function 的 Simulink 模型，这是我失败的地方。 Arduino 库文件中弹出大量错误，包括未知类型名称、未定义变量等。举个例子：

C:/Users/tomru/AppData/Local/Arduino15/packages/STMicroelectronics/hardware/stm32/2.4.0/cores/arduino/stm32/digital_io.h:57:37: error: unknown type name 'GPIO_TypeDef'
   57 | static inline void digital_io_write(GPIO_TypeDef *port, uint32_t pin, uint32_t val)
      |                                     ^~~~~~~~~~~~

C:/Users/tomru/AppData/Local/Arduino15/packages/STMicroelectronics/hardware/stm32/2.4.0/cores/arduino/stm32/backup.h:67:3: warning: implicit declaration of function '__HAL_RCC_BACKUPRESET_RELEASE' [-Wimplicit-function-declaration]
   67 |   __HAL_RCC_BACKUPRESET_RELEASE();

• 我尝试包含所有必要的头文件并在 S-Function 构建块中定义它们的路径，并且没有关于未知或丢失包含的错误。
• 根据链接教程，我尝试将 S-Function 包装器更改为 .cpp，并将对象方法重新定义为

  extern "C" void(..)

  而不是

  void()

  。这只会导致 Simulink 抱怨缺少 .c 类型的包装文件。