Simulink相关配置： Optimization配置
Simulink相关配置： Optimization配置
本文研究Embedded Coder中的Optimization配置，通过一些模型示例和代码直观地比较配置对代码生成的影响。由于配置选项很多，本文会长期更新。
Optimization配置
Optimization配置中包含了代码生成的优化选项。在Simulink配置窗口的Code Generation下可以找到Optimization配置。
后文会研究Optimization配置中的一些常用选项。
Default parameter behavior
该配置直译过来是“默认参数行为”，其含义是，生成代码时常量参数的形式。
该配置中包含两个选项：Tunable和Inlined。如果选Tunable，意为可调式，生成的代码就会以StorageClass中的Auto类来表现常数参数。如果选Inlined，意为内联式，会把参数“内联”到代码中，表现为直接的数值。
配置中默认为Inlined。
打开Simulink，建立一个简单的带有Gain模块的模型。
将Gain模块的增益系数写为3.观察后续这个系数在代码中的表现方式。
1）当Default parameter behavior选为Tunable时，生成的代码如下：
可以看出，输入变量乘以一个系数demo_P.Gain_Gain。这个变量在demo_data.c中定义。
2）当Default parameter behavior选为Inlined时，生成的代码如下：
这里可以看出，系数直接写成了3.0F这个浮点数。也就是说，把Gain参数“内联”到代码中了。
比较两种代码生成的方式，显然是Inlined更好。这是因为将参数生成全局变量会占据芯片的RAM资源。
在企业级项目中，每个模型都可能有数十个这种常量，广泛地存在于Constant，Gain等模块中。如果这些常量占据了大量的RAM资源，就可能会导致链接过程中出现资源溢出。
Pass reusable subsystem outputs as
这个配置项影响了可复用子系统的输出生成的代码。
下拉框包含两个选项。默认的是Individual arguments，指的是输出为局部变量。还有一个选项是Structure reference，他会生成一个全局结构体变量，然后可复用子系统对应的函数会调用这个结构体的指针。
建立如下图模型，将两个完全相同的子系统配置为原子子系统以及可复用函数。这样模型就符合这个配置项的场景了。
原子子系统内随便什么模型都可以，这里用了个比较简单的Gain模块。
1）当Pass reusable subsystem outputs as这个配置选为Individual arguments时，代码生成如下：
可以看出，在只有一个返回值的情况下，子系统所对应的函数直接把计算结果返回。在step函数中直接把结果赋值给Out1或者Out2。
因为模型比较简单，在step函数中把局部变量优化掉了。如果比较复杂的模型会把demo_Subsystem的结果先赋值给一个局部变量，然后参与后续的运算。
2）当Pass reusable subsystem outputs as这个配置选为Structure reference时，代码生成如下：
可以看出函数复杂了一些。首先是生成了一个结构体的全局变量demo_B，这里面存的是子系统的输出值。然后子系统对应的函数，用了个结构体指针获取返回值。
再看看下图中的Step函数:
step函数是先用demo_Subsystem这个函数更新了全局变量结构体里的成员，然后再把成员变量的值赋值给Out1或Out2。这样，在这个过程中就没有局部变量了，而是多了全局变量。
正所谓鱼和熊掌不可兼得，这两种方式就是对局部变量和全局变量的取舍。多生成一些全局变量，就用Structure reference，多生产一些局部变量，就用Individual arguments。
博主根据个人经验认为，汽车ECU软件一般已经用了很多全局变量，包括模型输入输出接口和观测量等都是全局变量。所以全局变量占据的RAM资源是比较稀缺和紧张的，这里按照Simulink默认的Individual arguments配置比较好，也就是多生成些局部变量。
而且，从代码复杂度的角度来说，也是Individual arguments配置更优。
Remove root level I/O zero initialization
这个配置决定了生成的代码在initialize函数中是否有对根路径输入输出的零初始化。
模型其实很简单，只要根路径下有个输入输出的模块就行。
当不勾选Remove root level I/O zero initialization的时候，会在初始化函数中将输入输出模块的变量初始化为0.
当勾选Remove root level I/O zero initialization的时候，初始化函数中不会有对输入输出的零初始化。
个人认为这一项可以勾选，也就是说不在初始化函数中将输入输出初始化为零。
因为在ECU中，我们生成的函数不断地被OS调度，每个采样周期都会赋给新的数值，而大多数时候不会关注他们的初始值。对于需要定义初始值的信号，一般也会在模型中做好初始化的子系统，以保证某个信号生成代码的时候赋给特定的初值而不是零。
所以没有必要生成零初始化，这样也能减少一些Flash的占用，提高代码生成效率。虽然微不足道。
除了一种特殊的情况，如果控制器因为某种原因，复位后没有将RAM中的数值清零。这时候就需要这部分的初始化函数。
Remove internal data zero initialization
这个配置决定了生成的代码在initialize函数中是否对内部变量进行零初始化。
内部变量的类型有很多种，这里用一个Unit Delay为例。由于Unit Delay实现的是一个延时效果，所以生成的代码会通过一个全局变量来存储上一个周期的数值。这个全局变量就是一种内部变量。建一个简单的模型如下：
当不勾选Remove internal data zero initialization的时候，会在初始化函数中将Unit Delay模块内部的全局变量初始化为0。下图中用了一个memset函数。
当勾选了Remove internal data zero initialization的时候，初始化函数中就不会把Unit Delay模块内部的全局变量初始化为0。
同4.4一样，博主也认为这条可以勾选。但是还是要根据实际项目需求来看，因为博主也只是基于自身项目团队的经验所得出的结论。
Use memcpy for vector assignment
该选项控制生成代码时，是否用memcpy函数代替for循环对数组赋值。
在模型中构建出Vector信号，在生成的代码中就会有数组的赋值操作。搭建如下示例模型：
1）在空白的Simulink中搭建一个Inport模块、一个Selector模块和一个Outport模块。
2）将Inport模块的Dimension配置为[1X100]，Output DataType配置为int32。
3）将Selector配置如下，表示取出输入信号的前50个元素。
4）仿真模型后，显示出Vector信号的长度以及数据类型。
1）当勾选上Use memcpy for vector assignment时，生成的代码如下：
很容易看出，step函数中用了memcpy函数对输出Out1的数组进行赋值。
2）当取消勾选Use memcpy for vector assignment时，生成的代码如下：
可以看出，step函数中用了一个for循环对输出Out1逐个赋值。
通过memcpy对数组赋值会比用for循环的方式执行速度更快，所以勾选这一项比较合理。