目錄

一、前言

二、Simulink 知多少

三、濾波算法

四、Model Verification

五、Model Coverage

六、Simulink測(cè)試實(shí)例

七、Simulink Test

八、Test Manager

九、Test Harness?

?十、 學(xué)習(xí)

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一、前言

Simulink從2017b以后更加工程化和實(shí)用化，基于MBD的功能日趨完善，從需求定義、模型鏈接，測(cè)試用例，模型測(cè)試，代碼生成等等，那對(duì)于初識(shí)它的朋友可能需要先了解一些前期知識(shí)，然后在項(xiàng)目和工程中實(shí)戰(zhàn)積攢經(jīng)驗(yàn)，變成一個(gè)老手。

二、Simulink 知多少

派生對(duì)象包括Simulink Signal ，Simulink Parameter, Simulink Bus, Simulink Alias, Simulink Variant, 創(chuàng)建方式包括在腳本以構(gòu)造函數(shù)的方法創(chuàng)建，在模型瀏覽器創(chuàng)建。

Simulink Parameter是Simulink 參數(shù)對(duì)象?， 在工程中常以配置參數(shù)的方式設(shè)置； Simulink Lookup Table是與lookup table模塊相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類型，插值點(diǎn)和插值點(diǎn)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的集合。Breakpoint是插值點(diǎn)的集合。Simulink Signal是信號(hào)，與信號(hào)線相關(guān)聯(lián)。Numeric/Alias?Type是其他數(shù)據(jù)類型的別名。Bus是總線，類似于結(jié)構(gòu)體。Simulink.Variant有兩種狀態(tài)滿足條件激活，未激活是0激活是1。

?如何對(duì)Bus中的各元素進(jìn)行初始化，使用Bus Assignment 。

如何保存工作空間數(shù)據(jù)？點(diǎn)擊數(shù)據(jù)工作空間，然后Ctrl+S即可。可以保存.mat或者m文件。

數(shù)據(jù)字典即數(shù)據(jù)源，模型運(yùn)行時(shí)不需要重新加載。使模型和數(shù)據(jù)字典關(guān)聯(lián)，模型運(yùn)行時(shí)自動(dòng)從數(shù)據(jù)字典里搜索數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)字典，可回溯，因?yàn)閿?shù)據(jù)字典不僅記錄數(shù)據(jù)，還記錄對(duì)數(shù)據(jù)的修改行為和版本。如何創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典？

?手動(dòng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典？

Simulink.data.dictionary.create('DataDictionary\dic2.sldd');obj=Simulink.data.dictionary.open('DataDictionary\dic2.sldd');importFromBaseWorkspace(obj,'varList',{'Sig','Var'});listEntry(obj)saveChanges(obj)close(obj)

?Bus針對(duì)結(jié)構(gòu)體，Mux可以合成向量，Mux要求多個(gè)元素具有相同的數(shù)據(jù)類型。

Selector是Signal Routine里面的模塊，主要用于提取向量或者元素。

Weighted Sample Time Math與采樣時(shí)間相關(guān)的模塊

Goto模塊用于連接兩個(gè)斷開連線的端口，Goto設(shè)置為Global表示全局可見（其他子系統(tǒng)都可見），設(shè)置為Scoped表示定義范圍內(nèi)可見，此時(shí)要結(jié)合Goto Tag Visibility模塊一起使用，表示該層級(jí)及該層級(jí)以下的子系統(tǒng)均可以識(shí)別。

Multiport Switch 可以實(shí)現(xiàn)switch case功能。

Signal Specification?模塊是虛擬模塊，允許您指定連接到其輸入和輸出端口上的信號(hào)的屬性，如果指定的屬性與其端口上連接的模塊所指定的屬性沖突，Simulink??軟件將在編譯模型時(shí)顯示錯(cuò)誤消息，在模型的仿真中不起任何作用。

零階保持器（ZOH，Zero-Order Hold）是將輸入信號(hào)每過(guò)一個(gè)采樣時(shí)間更新一次，并保持到下一次采樣，多用于將連續(xù)信號(hào)離散化。

Signal Builder可以生成各式各樣的信號(hào)，也可以從workspace和外部導(dǎo)入。

1.創(chuàng)建excel文件

?2.導(dǎo)入到SB中：打開設(shè)置，選擇File下Import from File

?如何查看模型模塊的執(zhí)行順序？

?如何設(shè)置多速率模型？打開Block parameter參數(shù)，設(shè)置為原子，然后設(shè)置采樣時(shí)間[0.2,0.1]表示偏置為0.1后開始，速率為0.2。

三、濾波算法

3.1 均值濾波

均值濾波是典型的線性濾波算法，是指用當(dāng)前像素點(diǎn)周圍nxn個(gè)像素值的均值來(lái)代替當(dāng)前像素值。

當(dāng)前是指設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū)Buf，存儲(chǔ)上N個(gè)時(shí)刻的值，然后取平均值作為當(dāng)前值。

3.2 中值濾波

中值濾波法是一種非線性平滑技術(shù)，它將每一像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為該點(diǎn)某鄰域窗口內(nèi)的所有像素點(diǎn)灰度值的中值。
中值濾波的方法是用某種結(jié)構(gòu)的二維滑動(dòng)模板，將板內(nèi)像素按照像素值的大小進(jìn)行排序，生成單調(diào)上升（或下降）的為二維數(shù)據(jù)序列，選取中間的數(shù)值。

3.3 低通濾波

一階低通濾波法采用本次采樣值與上次濾波輸出值進(jìn)行加權(quán)，得到有效濾波值，使得輸出對(duì)輸入有反饋?zhàn)饔?。濾波系數(shù)越小，濾波結(jié)果越平穩(wěn)，靈敏度越低;濾波系數(shù)越大，靈敏度越高，濾波結(jié)果越不穩(wěn)定。

四、Model Verification

模型檢查模塊主要分為基本用途，防止報(bào)錯(cuò)，底層實(shí)現(xiàn)，結(jié)果觀測(cè)，梯度檢測(cè)提示

Check Discrete Gradient 模塊用于檢查本時(shí)刻和上一時(shí)刻差值。

?Assertion模塊對(duì)是否為零進(jìn)行驗(yàn)證，為零報(bào)錯(cuò)。

Check? Static Range 檢查輸入信號(hào)的最大最小值，超出范圍報(bào)錯(cuò)。

五、Model Coverage

執(zhí)行覆蓋度Execution Coverage，EC是最基本的覆蓋形式。對(duì)于每個(gè)項(xiàng)目，執(zhí)行覆蓋度確定項(xiàng)目是否在仿真期間執(zhí)行

決策覆蓋度Decision Coverage，DC：分析表示模型中決策點(diǎn)的元素，例如 Switch 模塊或 Stateflow 狀態(tài)。對(duì)于每個(gè)項(xiàng)目，決策覆蓋度確定通過(guò)仿真所遍歷的項(xiàng)目的仿真路徑總數(shù)的百分比

條件覆蓋度Condition Coverage，CC：分析輸出其輸入（例如，邏輯運(yùn)算符模塊）和Stateflow轉(zhuǎn)移的邏輯組合的模塊。當(dāng)測(cè)試用例導(dǎo)致模型中邏輯模塊的每個(gè)實(shí)例的每個(gè)輸入以及轉(zhuǎn)移的每個(gè)條件在仿真期間至少為真一次，在仿真期間至少為假一次時(shí)，測(cè)試用例可實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。條件覆蓋度分析報(bào)告測(cè)試用例是否完全覆蓋了模型中每個(gè)模塊。

收集模型的覆蓋度時(shí)，可能無(wú)法實(shí)現(xiàn) 100% 的條件覆蓋度。例如，如果指定短路邏輯模塊，通過(guò)在配置參數(shù)的覆蓋度窗格中選擇將 Simulink 邏輯模塊視為短路，您可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)該模塊的 100% 條件覆蓋度。

修正條件決策覆蓋度MCDC：Simulink Coverage 軟件修正的條件/決策覆蓋度分析擴(kuò)展了決策和條件覆蓋度功能。它分析輸出其輸入和 Stateflow 轉(zhuǎn)移的邏輯組合的模塊，以確定測(cè)試用例測(cè)試邏輯模塊輸入和轉(zhuǎn)移條件的獨(dú)立性的程度。

• 當(dāng)一個(gè)輸入的變化（獨(dú)立于任何其他輸入）導(dǎo)致模塊輸出發(fā)生變化時(shí)，測(cè)試用例可實(shí)現(xiàn)模塊的完全覆蓋。
• 當(dāng)至少一次條件的更改觸發(fā)每個(gè)條件的轉(zhuǎn)移時(shí)，測(cè)試用例可實(shí)現(xiàn) Stateflow 轉(zhuǎn)移的完全覆蓋。

在模型配置中點(diǎn)擊Coverage，勾選Enable coverage analysis，在Coverage metrics中選擇具體的覆蓋度類型，運(yùn)行模型后會(huì)自動(dòng)彈出覆蓋度窗口。

?

?

?六、Simulink測(cè)試實(shí)例

具備成為VIP的條件1&&2&&（3||4）；1年齡滿18歲，2至少充過(guò)100元，3游戲年齡至少1年，4被舉報(bào)次數(shù)少于3次

使用Signal Builder作為測(cè)試輸入，設(shè)置輸入及輸出VIP

?簡(jiǎn)單的模型設(shè)置為:

?子系統(tǒng)為：

?測(cè)試輸出結(jié)果：

?打開Simulink Data Inspector

?七、Simulink Test

Test Sequence &&?Test Assessment

使用Test Sequence 模塊可以指定測(cè)試步驟，行為，轉(zhuǎn)移。當(dāng)輸入時(shí)間序列步驟時(shí)，應(yīng)當(dāng)提供時(shí)間定義的測(cè)試向量。一個(gè)test sequence 可以包含測(cè)試步驟，且測(cè)試步驟是富有層級(jí)的，根據(jù)Tag進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。編寫示例：

?Test Assessment與Test Sequence非常類似，但是作為評(píng)估仿真測(cè)試場(chǎng)景，步驟來(lái)使用,關(guān)鍵詞是Verify

示例1：

模型如下：

?設(shè)置TestSequence

?設(shè)置Test Assessment:

?示例2：

1.打開sltestTestSequenceExample

2.右擊shift_controller建立Test Harness，Sources? and Sink 選擇Test Sequence

??3.添加常量Limit設(shè)置為2，并編寫序列步驟

?4.將仿真時(shí)間設(shè)置為15s,然后運(yùn)行test harness

?Simulation Inspector

?示例3：

八、Test Manager

TestManager的組件包含下面的關(guān)系：Test File >Test Suite > Test Case > Simulation = Baseline，

Test File對(duì)應(yīng)模型文件，Test Suite 對(duì)應(yīng)子系統(tǒng)，Test Case 對(duì)應(yīng)子功能。

simulation test 不依賴于其他的文件，只要TestHarness可以執(zhí)行通過(guò)，那么simulation test也可以通過(guò)。Baseline test依賴外部文件，比如期望輸入和輸出。

模型：

simulation test

?然后對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)建立一個(gè)test harness，建立4個(gè)harness， constant 作為輸入。

九、Test Harness?

Baseline test?測(cè)試模型如下：

?該子系統(tǒng)的功能是對(duì)值進(jìn)行有效性驗(yàn)證：

?對(duì)該子系統(tǒng)創(chuàng)建Test Harness：

?創(chuàng)建Signal Builder信號(hào)Group1和Group2：

Test File：一個(gè)Test File對(duì)應(yīng)一個(gè)模型文件

Test Suite：每一個(gè)測(cè)試文件中，都可以定義若干個(gè)Test Suite，可以把同一類型或同一功能的測(cè)試用例放到一個(gè)Test Suite中
Test Case：每一個(gè)Test Suite中，可以定義若干個(gè)Test Case，Test Case中規(guī)定了測(cè)試詳細(xì)的執(zhí)行信息。實(shí)際測(cè)試執(zhí)行的時(shí)候也針對(duì)每一個(gè)Test Case進(jìn)行測(cè)試的
Create Test Case from External File：測(cè)試用例的具體信息從excel模板中提取，這篇文章重點(diǎn)介紹以這種形式來(lái)創(chuàng)建測(cè)試用例

?在Harness中打開Test Manager，?創(chuàng)建TestFile并對(duì)Test Suit和Test case命名，在case中“System Under Test”選擇模型及harness 文件名，Baseline Criteria中加載期望輸出，（如果不會(huì)，可以點(diǎn)擊Capture給你創(chuàng)建一個(gè)示例），如果有多個(gè)輸出，要對(duì)列的名字加以命名。

?在“Iterations”欄中點(diǎn)擊“Auto Generate”，并在右上角+號(hào)欄選擇Baseline，選擇相應(yīng)的文件

?點(diǎn)擊運(yùn)行即可生成測(cè)試結(jié)果，也可以導(dǎo)出測(cè)試報(bào)告Report。

?TestCase 設(shè)置項(xiàng)描述：

TAGS：可以給一個(gè)標(biāo)簽名，比如按照功能，測(cè)試類型等，方便以后批量查找測(cè)試用例
DESCRIPTION：可以給描述測(cè)試用例的測(cè)試步驟，方法等，方便理解
REQUIREMENTS：可以和需求關(guān)聯(lián)。Matlab現(xiàn)在有“Simulink Requirements”這個(gè)Toolbox，可以在里面寫需求文檔，將需求和模型，以及對(duì)應(yīng)的測(cè)試用例關(guān)聯(lián)起來(lái)，以滿足A-ASPICE或者ISO26262所規(guī)定的軟件開發(fā)流程中的可追溯性的要求。
SYSTEM UNDER TEST：里面設(shè)置了要被測(cè)試的模型，或者針對(duì)模型中所創(chuàng)建的某一個(gè)Test Harness模型進(jìn)行測(cè)試

PARAMETER OVERRIDES：這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的，里面列出了某個(gè)測(cè)試用例中，需要改變的參數(shù)

CALLBACKS：里面分為3個(gè)不同時(shí)刻的，運(yùn)行我們想要的腳本

INPUTS：定義測(cè)試的輸入信號(hào)，這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的。另外這邊有兩個(gè)選項(xiàng)可以勾選，如果勾選“Include input data in test result”的話，在最后的結(jié)果中，也會(huì)顯示輸入信號(hào)。如果勾選“Stop simulation at last time point”的話，仿真測(cè)試到最后一個(gè)輸入點(diǎn)的時(shí)候就會(huì)停止。

SIMULATION OUTPUTS：可以在里面再選取模型中l(wèi)ogged的信號(hào)作為觀測(cè)量
CONFIGURATION SETTINGS OVERRIDES：可以在仿真測(cè)試的時(shí)候?qū)υＰ偷脑O(shè)置進(jìn)行覆蓋
BASELINE CRITERIA：里面設(shè)置了期望值，以及比較仿真測(cè)試結(jié)果和期望值的一些參數(shù)。這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的。但可以點(diǎn)擊Edit在excel文件中修改。對(duì)比數(shù)據(jù)時(shí)，可以設(shè)置絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差，時(shí)序領(lǐng)先誤差和時(shí)序滯后誤差。

ITERATIONS：迭代測(cè)試。這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的。會(huì)根據(jù)測(cè)試用例數(shù)自動(dòng)生成，表示這個(gè)測(cè)試會(huì)根據(jù)不同的配置重復(fù)進(jìn)行

COVERAGE SETTINGS：統(tǒng)計(jì)覆蓋度的設(shè)置。如果需要統(tǒng)計(jì)模型的覆蓋度的話，就勾選“Record coverage for referenced models”和“Record coverage for system under test”

test Sequence基本知識(shí)：

ramp(et)根據(jù)測(cè)試步執(zhí)行的時(shí)間返回值，也就是測(cè)試步執(zhí)行時(shí)間，可以用這個(gè)函數(shù)來(lái)線性變化輸出，et表示的是當(dāng)前測(cè)試步執(zhí)行的時(shí)間

Heaviside（x）:創(chuàng)建一個(gè)階躍信號(hào)，x<0時(shí)輸出0，x>0時(shí)輸出1

swatooth(x)創(chuàng)建一個(gè)鋸齒波，要指定測(cè)試步驟內(nèi)的鋸齒波周期數(shù)，請(qǐng)將此運(yùn)算符與經(jīng)過(guò)時(shí)間（et）運(yùn)算符一起使用;sawtooth(et/10) 10s一個(gè)周期的鋸齒波

square（x）創(chuàng)建周期為1且范圍為-1到1的方波。在區(qū)間0<=x<1中，square（x）返回1表示0<=x<0.5，返回-1表示0.5<=x<1。square(et/10) 10s一個(gè)周期的方波

triangle（x）創(chuàng)建周期為1且范圍為-1到1的三角形波。在區(qū)間0<=x<0.5時(shí)，三角形（x）增加。三角波和鋸齒波的區(qū)別在于三角波的上升和下降時(shí)間相等;triangle(et/10)10s一個(gè)周期的三角波

verify（expression，errorMessage）為失敗的verify語(yǔ)句返回指定的錯(cuò)誤消息。如果在Test manager中運(yùn)行測(cè)試，錯(cuò)誤消息將顯示在仿真日志中。如果在Test manager之外運(yùn)行測(cè)試，則診斷查看器中將顯示該消息

在實(shí)時(shí)環(huán)境中，驗(yàn)證語(yǔ)句失敗不會(huì)產(chǎn)生警告。但是，如果在Test manager中運(yùn)行實(shí)時(shí)測(cè)試用例，則失敗將顯示在測(cè)試用例結(jié)果的驗(yàn)證語(yǔ)句部分。還可以使用getVerifyRuns訪問(wèn)有關(guān)驗(yàn)證運(yùn)行的信息

verify(expression,identifier,errorMessage) 比上面一個(gè)多了標(biāo)識(shí)，

verify(x > y && z > 10,'TestReq1:bothGreater','x, y, and z are %d,%d,%d',x,y,z)該驗(yàn)證語(yǔ)句的結(jié)果以標(biāo)簽TestReq1:bothCreate開頭，如果測(cè)試失敗，則以errorMessage開頭。

assert（expression）對(duì)邏輯表達(dá)式求值。如果assert語(yǔ)句的計(jì)算結(jié)果為false，仿真將停止并返回錯(cuò)誤。assert（expression，errmsg）為失敗的assert語(yǔ)句返回指定的錯(cuò)誤消息字符串（errmsg）

test Harness總結(jié)：

1.如果驗(yàn)證的模型比較簡(jiǎn)單，直接上輸入：Signal Builder仿真，輸出 baseline excel

2.模型比較復(fù)雜也可以用上述方法，Signal Builder使用外部excel作為輸入，建立多個(gè)group，然后使用迭代的方法進(jìn)行測(cè)試，輸出 baseline excel

3.建立testharness使用test sequence 作為輸入，拷貝之前建立的測(cè)試用例excel，每一個(gè)case對(duì)應(yīng)一個(gè)testHarness。

4.使用import和output，這樣的話建立testFile使用模板來(lái)建立比較快速

5.使用Constant 作為輸入，使用Model Verification來(lái)對(duì)比；直接在Constant中建立測(cè)試用例即可，每一個(gè)case對(duì)應(yīng)一個(gè)testHarness

?十、 學(xué)習(xí)

命令窗口demo，doc，help xx。

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參考：

MATLAB Simulink的各種模型覆蓋度 - 知乎 (zhihu.com)

使用Simulink Test進(jìn)行單元測(cè)試 - 知乎 (zhihu.com)Test Sequence與Test Manager聯(lián)合測(cè)試Simulink模型_贊哥哥s的博客-CSDN博客