Critical conditionals: initialization, termination and other conditional functions

Like many people, the COVID lock down has given me time to practice skills; I have been spending time practicing my (written) German; so if you skip to the end you can see this post “auf Deutsch”

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Stoplights provide us with information, Green = Go (Initialize), Red = Stop (Terminate) and Yellow, according to the movie Starman, means go very fast. A long term question, within the Simulink environment has been, “what is the best way to perform initialization and termination operations?”

Old School: Direct Calls in C

Within the Simulink pallet, the “Custom Code” blocks allow you to directly insert code for the Init and Termination functions. The code will show up exactly as typed in the block. The downside of this method is that the code does not run in Simulation. (Note: This can also be done using direct calls to external C code. In these cases, getting the function to call exactly when you want can be difficult)

State School: Use of a Stateflow Diagram

A Stateflow Chart can be used to define modes of operation; in this case, the mode of operation is switched either using a flag or an event. This approach allows you to call any code (through external function calls or direct functions) and allows for reset and other event driven modes of operation. The downside to this method is that you need to ensure that the State flow chart is the first block called within your model (this can be done by having a function caller explicitly call it first).

New School: A very economical way

The “Initialization,” “Termination” (and “Reset“) subsystems are the final recommended methods for performing these functions. The code for the Initialization and Termination variants will show up in the Init and Term section of the generated code. Reset functions will show up in unique functions based off of the reset event name.

Within this subsystem you can make direct calls to C code, invoke Simulink or MATLAB functions and directly overwrite the state values for multiple blocks.

Best practices for Init and Term

MATLAB and Simulink have default initialization and termination functions for the model and the generated code. The defaults should only be overridden when the default behavior is incorrect for your model. There are 4 common reasons why a custom Init / Term functions are required; if you don’t fit into one of these, determine if you should be using this.

  • Startup / Shutdown physical hardware: for embedded systems with direct connections to embedded hardware, the Init / Term functions are required. (Note: it is a best practice to try to have your hardware systems in models external to the control algorithms. This allows you to “re-target” your control algorithm to different boards easily
  • One time computations: Many systems have processor intensive computations that need to be performed prior to the execution of the “body” of the model.
  • External data: as part of the startup / shut down process, data may need to be saved to memory / drive.
  • You just read: a blog and you want to try things out… I’m glad you want to try it, but review the preceding 3 reasons.

Bonus content

As promised, the results of practicing my (written) German skills. Und so

Ampeln liefern uns Informationen: Grün = Los (Initialisieren), Rot = Halt (Beendigungsvorgänge) und Gelb bedeuten laut Film Starman, sehr schnell zu fahren. Eine langfristige Frage in der Simulink-Umgebung lautete: “Was ist am besten, um Initialisierungs- und Beendigungsvorgänge durchzuführen?”.

Old School: Direct Calls in C

Innerhalb der Simulink -Palette können Sie mit den Blöcken “Benutzerdefinierter Code” direkt Code für die Funktionen Init und Beendigungsvorgänge existiert. Der Code wird genau so angezeigt, wie er im Block eingegeben wurde. Das Problem bei dieser Methode ist, dass der Code in Simulation nicht ausgeführt wird. (Eine dinge: Dies kann auch durch direkte Aufrufe von externem C-Code erfolgen. In diesen Fällen kann es schwierig sein, die Funktion genau dann aufzurufen, wenn Sie möchten)

State School: Use of a Stateflow Diagram

Ein Stateflow Chart kann verwendet werden, um Betriebsmodi zu definieren. In diesem Fall wird der Betriebsmodus entweder mithilfe eines Flags oder eines Ereignisses umgeschaltet. Mit diesem Ansatz können Sie einen beliebigen Code aufrufen und zurücksetzen und andere ereignisgesteuerte Betriebsmodi ausführen. Die Einschränkung diesmal Methode ist, dass Sie sicherstellen müssen, dass das Stateflow-Diagramm der erste Block ist, mit dem in Ihrem Modell aufgerufen wird (dies kann erfolgen, indem ein Funktionsaufrufer es explizit zuerst aufruft).

New School: A very economical way

Die Modellblöcke “Initialisieren”, “Beendigungsvorgänge” (und “Zurücksetzen”) sind die endgültige Methode zur Ausführung dieser Funktionen. Der Code für die Initialisierungs- und Beendigungsvorgänge Optionen wird im Abschnitt “Init” und “Term” des generierten Codes angezeigt.
Rücksetzfunktionen werden in eindeutigen Funktionen angezeigt, die auf dem Namen des Rücksetzereignisses basieren.

Innerhalb dieses Subsystems können Sie C-Code direkt aufrufen, Simulink- oder MATLAB-Funktionen aufrufen und die Zustandsraum Werte für mehrere Blöcke direkt ersetzen.

Best practices for Init and Term

MATLAB und Simulink verfügen über standardmäßige Initialisierungs- und Beendigungsfunktionen für das Modell und den generierten Code. Es gibt vier häufige Gründe, warum benutzerdefinierte Init / Term-Funktionen erforderlich sind.

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  • Physische Hardware starten / herunterfahren: Für eingebettete Systeme mit direkten Verbindungen zu eingebetteter Hardware sind die Init / Term-Funktionen erforderlich (Eine dinge: diese beste Vorgehensweise ist Ihre Hardwaresysteme außerhalb der Steuerungssysteme zu haben. Auf diese Weise konnen Sie Ihre Software schnell nue Hardware portieren.
  • Einmalige Berechnungen:Berechnungen erforderlich vor dem Start des Steueralgorithmus .
  • Externe Daten: Daten, die in externe Quellen geschrieben werden.

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