simulink教程前言(11)

第11章Simulink调试器本章向读者介绍如何利用Simulink调试器定位和查找模型中的错误，调试器是查找模型仿真中错误的重要工具，本章的主要内容包括：调试器概述介绍Simulink调试器的类型，如何启动不同模式的调试器调试器控制如何在不同的调试器模式下控制仿真的执行设置断点如何利用调试器设置断点，包括无条件断点和有条件断点显示仿真信息如何显示当前的仿真信息显示模型信息如何显示被调试模型的信息256 第11章 Simulink调试器11.1 调试器概述Simulink调试器是用来定位和查看Simulink模型中错误的工具，它允许用户利用仿真方法来仿真模型，并在每个方法结束后暂停仿真，并查看该方法执行后的仿真结果，通过单步运行模型仿真和交互显示模块的状态、输入和输出，用户可以用调试器查找出模型中存在的问题。

注意：方法就是Simulink在仿真过程中的每个时间步上用来求解模型的函数，模块由多个方法组成，模块方块图的执行是一个多步操作，它需要在仿真过程中执行方块图中所有模块的不同模块方法。

Simulink调试器既有图形用户接口，也有命令行用户接口，图形用户接口允许用户访问调试器中最常用的特性，命令行接口可以访问调试器的所有功能。

11.1.1 启动调试器Simulink调试器有两种模式：图形模式(GUI)和命令行模式。

若要在GUI模式下启动调试器，首先打开希望调试的模型，并从模型窗口中的Tools菜单上选择Simulink debugger 命令，打开调试器窗口，如图11-1所示。

图11-1若要从MATLAB命令行中启动调试器，可以利用sldebug命令或带有debug选项的sim 命令在调试器的控制下启动模型。

例如，下面的两个命令均可以将文件名为vdp的模型装载到内存中，同时开始仿真，并在模型执行列表中的第一个模块处停止仿真。

>> sim (‘vdp’, [0, 10], simset (‘debug’, ‘on’) )或>> sldebug ‘vdp’11.1.2 调试器的图形用户接口调试器的图形用户接口包括工具栏和左、右两个选项面板，左侧的选项面板包括Break第11章 Simulink 调试器 257Points 选项页和Simulation Loop 选项页，右侧的选项面板包括Outputs 、Sorted List 和Status 选项页。

当在GUI 模式下启动调试器时，单击调试器工具栏中的“开始/继续”按钮开始仿真，Simulink 会在执行的第一个仿真方法处停止仿真，并在Simulation Loop 选项面板中显示方法的名称，同时在模型方块图中显示当前方法标注，如图11-2所示。

图11-2这时，用户可以设置断点、单步运行仿真、继续运行仿真到下一个断点或终止仿真、检验数据或执行其它的调试任务。

注意：当在GUI 模式下启动调试器时，在MATLAB 命令窗口中的调试器命令行接口也被激活，但是，用户应该避免使用命令行接口，以防止图形接口与命令行接口的同步错误。

11.1.3 调试器的命令行接口在调试器命令行模式下，用户可以在MATLAB 命令窗口中键入调试器命令来控制调试器，调试器接受调试器命令缩写，关于命令缩写和可重复命令参看表11-1。

用户可以通过在MATLAB 命令行中输入一个空命令(也就是，按下Return 键)来重复某些命令。

当用命令行模式启动调试器时，调试器不是在调试器窗口中显示方法名称，而是在MATLAB 命令窗口中显示方法名称。

图11-3就是在MATLAB 命令窗口中输入sldebug ‘vdp’命令后显示的调试器信息。

图11-3258 第11章 Simulink调试器1．方法的ID有些Simulink命令和消息使用方法的ID号表示方法，方法的ID号是一个整数，它是方法的索引值。

在仿真循环过程中第一次调用方法时就指定了方法的ID号，调试器会顺序指定方法的索引值，在调试器阶段第一次调用的方法以0开始，以后顺序类推。

2．模块的ID有些Simulink命令和消息使用模块的ID号表示模块，当在仿真的编译过程中生成模型的排序列表时，Simulink就指定了模块的ID号，它是模块的索引值。

模块ID的格式为sid:bid，这里，sid是一个整数，用来标识包含该模块的系统(或者是根系统，或者是非虚拟系统)，bid是系统排序列表中模块的位置。

例如，模块索引0:1表示在模型根系统中的的第1个模块。

调试器的slist命令可以显示被调试模型中每个模块的模块索引值。

3．访问MATLAB工作区用户可以在sldebug调试命令提示中输入任何MATLAB表达式。

例如，假设此时在断点处，用户正在把时间和模型的输出记录到tout和yout变量中，那么下面的命令可以绘制变量的曲线图。

( sldebug …) plot ( tout, yout )假设用户需要访问的变量名与sldebug命令中的某些字母相同，例如，变量s是step 命令名中的一部分，那么在sldebug命令提示中键入s则显示的是变量s的值。

( sldebug …) eval ( ‘s’ )11.1.4 调试器命令表11-1列出了调试器命令，表中的“重复”列表示在命令行中按下Return键是否可以重复这个命令，“说明”列对命令的功能进行了简短的描述。

表11-1 调试器命令命令缩写格式重复说明animate ani 否使能/关闭动画模式ashow as 否显示一个代数环atrace at 否设置代数环跟踪级别bafter ba 否在模块执行后插入断点break b 否在模块执行前插入断点bshow bs 否显示一个指定的模块clear cl 否从模块中清除断点第11章 Simulink调试器 259 continue c 是继续仿真disp d 是当仿真结束时显示模块的I/Oelist el 否显示方法执行顺序emode em 否在加速模式和正常模式之间切换etrace et 否使能或关闭方法跟踪help ? 或h 否显示调试器命令的帮助minor m 否使能或关闭最小步长模式nanbreak na 否设置或清除无限值处的断点next n 是至下一个时间步的起始时刻probe p 否显示模块数据quit q 否中断仿真run r 否运行仿真至仿真结束时刻slist sli 否列出模型中的非虚拟模块states state 否显示当前的状态值status stat 否显示有效的调试选项step s 是步进仿真一个或多个方法stop sto 否停止仿真strace i 是设置求解器跟踪级别systems sys 否列出模型中的非虚拟系统tbreak tb 否设置或清除时间断点trace tr 是每次执行模块时显示模块的I/Oundisp und 是从调试器的显示列表中删除模块untrace unt 是从调试器的跟踪列表中删除模块where w 否显示仿真在仿真循环中的当前位置xbreak x 否当调试器遇到限步长状态时中断仿真zcbreak zcb 否在非采样过零事件处触发中断zclist zcl 否列出包含非采样过零的模块260 第11章 Simulink 调试器11.2 调试器控制用户可以根据自己的需要选择不同的调试器模式，对于Simulink 调试器来说，无论选择GUI 模式还是命令行模式，它都可以从当前模型悬挂的任何时刻开始运行仿真至下列时刻：仿真结束时刻 下一个断点 下一个模块 下一个时间步11.2.1 连续运行仿真调试器的run 命令可以从仿真的当前时刻跳过插入的任何断点连续运行仿真至仿真终止时刻，在仿真结束时，调试器会返回到MATLAB 命令行，若要继续调试模型，必须重新启动调试器。

注意：GUI 模式下不提供与run 命令功能相同的图形版本，若要在GUI 模式下连续运行仿真至仿真结束时刻，必须首先清除所有的断点，然后单击“开始/继续”按钮。

11.2.2 继续仿真在GUI 模式下，当调试器由于任何原因将仿真过程悬挂起来时，它会将“停止仿真”按钮设置为红色，若要继续仿真，单击“开始/继续”按钮。

在命令行模式下，需要在MATLAB 命令窗口中输入continue 命令继续仿真，调试器会继续仿真至下一个断点处，或至仿真结束时刻。

当选择调试器工具栏中的“动画”按钮时，调试器会处在动画模式，此时调试器呈灰色显示，“开始/继续”按钮或continue 命令会步进仿真方法，并在每个方法结束时暂停仿真。

当在动画模式下运行仿真时，调试器会使用调试指针标识在每个时间步上执行的是方块图中的哪个模块，这个移动的指针形象地说明了模型的仿真过程，用户可以使用调试器工具栏中的滑动条增加或减少两次方法执行中的延迟，因此也就减慢或加快了动画速率。

注意：当使能动画模式时，调试器不允许用户设置断点，并在动画仿真过程中忽略用户设置的任何断点。

事实上，无论调试器何时在某个方法上停止仿真，它都会在被调试模型的方块图中显示调试指针，如图12-4所示。

第11章 Simulink 调试器 261图12-4调试指针指示出了仿真要执行的下一个方法，它包括三个部分：下一个方法框：它出现在方块图的左上角，它指定了被执行的下一个方法的名称和ID 号；模块指针：当下一个方法是模块方法时，模块指针才出现，它表示下一个方法要操作的模块；方法标题：当下一个方法是模块方法时，方法标题才会出现，它是一个彩色的矩形块，标题会部分覆盖下一个方法要执行的模块的图标，图标中标题的颜色和位置表示下一个模块方法的类型，如下：在动画模式下，标题会保持当前最大时间步的时间长度，并在每个标题上显示一个数字，这个数字指定了在时间步内模块调用相应方法的时间值。

若要在调试器的命令行模式下使能动画，在MATLAB 命令行中键入animate 命令，animate 命令中的延迟参数允许用户指定两次调用方法的间隔时间长度，缺省值为1秒。

例如，下面的命令使动画以缺省值的两倍速率执行：>> animate 0.5若要在命令行模式下关闭动画，键入如下命令：>> animate stop下一个方法框方法标题262 第11章 Simulink 调试器11.2.3 单步运行仿真用户可以在调试器的GUI 模式和命令行模式下单步运行仿真。

1．在GUI 模式下单步运行仿真在GUI 模式下，用户可以利用调试器工具栏中的选择按钮控制仿真步进的量值，表11-2列出了调试器工具栏中的命令按钮及作用。

表11-2 调试器工具栏的命令按钮及作用按钮 作用步进到下一个方法 越过下一个方法 跳出当前方法在开始下一个时间步时步进到第一个方法 步进到下一个模块方法 开始或继续仿真 暂停仿真 停止仿直在选择的模块前中断当执行所选择的模块时显示该模块的输入和输出 显示被选择模块的当前输入和输出切换动画模式，按钮旁的滑动条控制动画速率显示调试器帮助信息关闭调试器在GUI 模式下利用调试器工具栏上的按钮单步运行仿真，在每个步进命令结束后，调试器都会在Simulation Loop 选项面板中高亮显示当前方法的调用堆栈，调用堆栈由被调用的方法组成，调试器会高亮显示调用堆栈中的方法名称。