(补充版)STM32-MAT包在Matlab2021b上搭建硬件在环使用环境

mengmianren

前些日子写了连载了几篇关于STM32使用Simulink硬件在环的文章，也收到很多网友的回馈，综合分析了下大部分读者对I2C和SPI以及CAN总线通信有着强烈需求，而Matlab2021b官方提供的硬件支持包由于高度封装以及支持的芯片有限，灵活度不高，所以实际使用起来很不方便，所以特意写了这篇增补文章，使用的是Mat-Target支持包实现硬件在环功能，由于其生成的Keil工程有源码，对于实际开发者而言更具有研究意义，废话不多说，直接进入正题。
(1) 系统环境和软件版本

STM32CubeMx版本：6.2.0Target版本：en.stm32-mat_target5.6.0.zipMatlab版本：2021bVisual Studio 版本：Community 2019Keil软件版：5.27.0.0硬件平台：YF-STM32-ALPHA 1R5


图0.0 YF-STM32-ALPHA开发板
(2) Mat-Target软件包安装

这里为了方便大家下载，提供百度云stm32-mat_target5.6.0.zip下载链接：https://pan.baidu.com/s/1hljXwXS9NuoEYdJ0ckdjgg

提取码：9epa



图8.1.1 下载好的stm32-mat_target5.6.0包

双击打开“en.stm32-mat_target5.6.0.zip”安装包，如图8.1.1所示，然后双击里面的“STM32MatTarget_5.6.0_setup.exe”软件进行安装，剩下操作流程比较简单，直接对照图8.1.3~图8.1.8操作直至安装完成即可。


图8.1.2 压缩包中的STM32MatTarget_5.6.0_setup.exe安装软件



图8.1.3 “License”协议



图8.1.4 安装路径选择



图8.1.5 快捷键创建



图8.1.6 开始安装



图8.1.7 安装过程进度



图8.1.8  点击“Finish”安装完成
(3) Matlab设置

      打开matlab 2021b，在命令行中输入“pathtool”指令，回车，在弹出的“路径设置”对话框中点击“添加并包含子文件夹...”按钮，如图8.1.9所示，找到(2)步骤中的STM32-MAT安装位置，然后点击“选择文件夹”，如图8.1.10所示，添加成功后可以在simulink的库浏览器中查看到STM32的所有外设，如图8.1.11所示。

?温馨提示：此处添加一定要选则“添加并包含子文件夹”，否则无法正常使用！



图8.1.9 文件夹包含路径设置



图8.1.10 选择安装的“STM32-MAT”文件



8.1.11 添加成功后的STM32-MAT

(4) Cubemx工程创建与设置

    新建CubeMx工程部分就不过多介绍了，可以参看CubeMX工程创建文章，这里只对关键设置部分进行介绍，如图8.1.12所示设置“RCC”的“High Speed Clock(HSE)”为“Crystal/Cermic Resonator”(即外部晶振)模式。



图8.1.12 “RCC”设置

     设置“SYS”中的“Debug”为“Serial Wire”模式，将“Timebase Source”设置为“TIM1”,如图8.1.13所示。

??注 意：此处“Timebase Soure”设置非常重要，如果没设置会出现不能正常生成代码情况。



图8.1.13 “SYS”设置

        GPIO设置与普通的CubeMX工程没什么区别，直接设置为“GPIO_Output”即可，如图8.1.14所示。



图8.1.14“GPIO”设置

        “Clock Configuration”部分也与普通的CubeMX工程设置一样，如图8.1.15所示。



图8.1.15 时钟设置

        工程设置部分比较关键，需要将“Application Structure”设置为“Base”模式，“Toolchain/IDE”设置为“MDK-ARM”，后面的版本设置为读者自己使用的版本，这里笔者使用的版本为“V5.27”,另外后面如果进行在环功能使用时需要将“Linker Settings”中的“Minimum Heap Size”设置为“0x3000”,以方便后期的硬件在环使用，如图8.1.16所示，创建完成，按“Ctl+S”保存即可。

????特别注意：

1、将文件放置于全英文路径下，不然生产代码过程中会报错；

2、“Application Structure”必须设置为“Base”模式；

3、如果已经使用matlab生成了嵌入式代码，“Application Structure”处将变为灰色，不能进行再次设置，所以创建新CubeMX工程时就要设置好，否则就只能再次创建新工程；

4、由于在环功能数据交互量比较大需要将“Minimum Heap Size”设置为“0x3000”


图8.1.16 工程设置
(5) Simulink工程创建与设置

      点击创建“Simulink工程”，然后在点击切换到“建模”栏，点击“模型设置”，在配置参数中点击“代码生成”处，浏览“目标选择->系统目标文件”并选中“stm32.tlc”文件，如图8.1.17所示。

????注 意：很多初学者matlab默认打开是进入到“xxx/bin/win64”安装目录，实际生成嵌入式代码时会报错！！，如图8.1.16所示，切换到创建工程目录



图8.1.16 切换到新建工程目录



图8.1.17 设置代码生成tlc文件

      tlc文件设置完成后点击“应用”或“确定”按钮，稍等一会儿会出现“STM32 Options”和 "STM32 Project Files"选项，点击“STM32 Options”选项，勾选“STM32CubeMX Path update”选项，然后点击“Update installed path”,稍等片刻在“STM32CubeMx installation path:”处会出现完整的CubeMx安装路径，如图8.1.18所示，点击确定完成设置。



图8.1.18“STM32 Options”设置

      拖入“STM32_Config”模型，双击打开，然后点击“Select STM32 Configuration file”按钮，在弹出的文件选择对话框中找到前面配置好的“LED_Blinker.ioc”文件选中并点击“打开按钮”，如图8.1.19所示。



图8.1.19 “STM32_Config”模型设置

      点击simulink库浏览器找到“Target Support Package - STM32 Adapter”库，拖入剩下的模型并搭建如图8.1.20所示模型，将停止时间改为“inf”。

?温馨提示：此处是为了后面的硬件在环控制效果搭建的模型，如果只是搭建模型控制LED闪烁或其它功能模型，可以使用“Pulse Generator”模型控制LED闪烁频率。


8.1.20 新建LED控制simulink工程

    在“配置参数->求解器”栏中设置“固定步长（基础采样时间）”为“0.01”，即0.01s，如图8.1.21所示。

?温馨提示：此处基础采样时间也可以设置为“auto”或其它值，不是特别影响硬件在环功能。



图8.1.21 基础采样时间设置为0.01s
(6) 硬件在环设置与Keil工程代码生成

       ????此处是硬件在环设置的关键步骤，在“配置参数->代码生成->接口”中将“外部模式”勾选上，如图8.1.22所示，设置完成后会在最上面出现“HARDWARE”栏，如图8.1.23所示。



图8.1.22 硬件在环设置



图8.1.23 "HARDWARE"栏

        此时点击“Monitor&Tune->Build for Monitoring”生成的代码时注意看“Connect”按钮是灰色的，且生成的代码无法进行硬件在环连接。



图8.1.24 硬件在环代码生成

      这里需要单击“Control Panel”图标，在弹出的“外部模式控制面板”对话框中点击“连接按钮”，如图8.1.25所示，此时会在“诊断查看器”中提示出错信息，如图8.1.26所示，不用管错误信息，继续图8.1.24中的“Build for Monitoring”操作。



图8.1.25 “外部模式面板连接”操作



图8.1.26 点击“连接”提示错误信息

        稍等片刻后弹出如图8.1.27所示串口设置端口，根据读者自身电脑COM端口进行设置即可，其他参数可以保持默认，然后点击“Continue”。



图8.1.27 电脑端口设置

         稍等片刻，会继续弹出STM32硬件在环串口设置窗口，如图8.1.28所示，笔者这里使用的是“USART2”,读者如果使用其它串口将其设置成其它串口即可，然后继续点击“Contiune”.



图8.1.28 STM32硬件串口设置

       然后经过漫长的代码生成等待，直至完成为止，生成好的Keil工程如图8.1.29所示，里面有一个“xxx_exMode.uvprojx”keil工程文件。



图8.1.29 生成的硬件在环Keil工程代码

        双击打开“LED_Blinker_exMode.uvprojx”Keil工程并设置好，如图8.1.30，8.1.31所示，然后编译、下载到目标硬件板中，其中提示的警告不用管，不影响使用。



图8.1.30 Keil工程编译器选择



图8.1.31 下载器下载完自动复位勾选

       程序下载到STM32单片机中后，回到simulink模型中，点击“HARDWARE->Monitor & Tune->Conect”按钮进行在环连接操作，如图8.1.32所示，成功连接后的硬件在环效果如图8.1.33所示。



图8.1.32 “Connect”硬件在环连接操作



图8.1.33 正常硬件在环效果
(7) 出错信息提示解决方案

错误1：提示Java环境问题，根据错误提示安装好所需的Java版本环境，这个一般都是CubeMx引起的



图8.1.24 提示Java环境错误

错误2：提示如图错误，执行“RTW.TargetRegistry.getInstance('reset');”设置，这种一般出现在初次安装使用情况



图8.1.25 提示“ARM CMSIN COS”错误
RTW.TargetRegistry.getInstance('reset');??总 结

本节介绍了如何使用ST提供的MAT-Target库搭建硬件在环工程，搭建过程中有几点需要特别注意：1、CubeMx中的“SYS”时钟需设置为“TIM1”(其他定时器应该也可以，读者可以自行尝试)，但是使用“Systick”时笔者不能成功；2、CubeMx中"Project Manager"中一定要将Application Structure”必须设置为“Base”模式；3、CubeMx中"Project Manager"中“Minimum Heap Size”需要设置为“0x3000”，就是要设置大一些，这是ST官方推荐的，如果只是使用simulink生成可执行代码，这里可以不用管，保持默认即可；4、Simulink中的关键部分是要在“代码生成->接口”里面的“外部模式勾选上”；5、“HARDWARE”栏中的这步关键操作很多人卡在这里，新工程一定要记得点击“Control Panel”中的连接；6、最后就是串口设置一定要正确，以上步骤如果按照流程操作，硬件在环功能是可以完整搭建的，另外Mat-Target包提供了很多完整的案例和说明文档，可以非常方便的使用。

t007

针对您关于STM32使用Matlab进行硬件在环仿真的问题，我作为汽车工程师给出以下专业回复：

关于系统环境和软件版本，建议使用Matlab 2021b版本以及STM32CubeMx 6.2版本进行搭建。针对您提到的官方硬件支持包使用不便的问题，推荐使用Mat-Target支持包来实现硬件在环功能。该支持包生成的Keil工程包含源码，对于开发者而言具有极高的参考价值和研究价值。在实际应用中，需要注意确保系统环境配置正确，严格按照软件使用说明进行操作。同时，针对I2C、SPI以及CAN总线通信的需求，开发者需要熟悉相关通信协议和接口配置，以确保硬件在环仿真的准确性和稳定性。希望以上信息对您有所帮助。