技术标签： matlab中基于c语言的s函数的编写与应用
Matlab 中基于C 语言的S 函数的编写与应用
作者：Zheng Simin 单位：WHU
摘要：Matlab/Simulink 中提供了S 函数模块，可以实现和C 语言和其它语言的
程序混编，将C 语言和Matlab 的强大的仿真能力及数据可视化能力进行了有机
结合，可以极大地方便一些以C 语言为基础的工程应用的算法仿真和数学实验
的进行。本文将对Matlab 中基于C 语言的S 函数的应用及编写方法行相关介绍。
关键字：Matlab;S 函数;C 语言
1 Matlab 的S 函数简介
“S-函数是系统函数(System Function)的简称，是指采用非图形化的方式(即计
算机语言，区别于 Simulink 的系统模块)描述的一个功能块。Simulink 没有单独
的语言，但它提供了S 函数规则。所谓的S 函数可以是一个M 文件、FORTRAN
程序、C 或 C++语言程序等，通过特殊的语法规则使之能够被 Simulink 模型或
模块调用。S 函数使Simulink 更加充实、完备，具有更强的处理能力。
S-函数作为与其他语言相结合的接口，可以使用这个语言所提供的强大能力。
例如，Matlab 语言编写的S-函数可以充分利用MATLAB 所提供的丰富资源，方
便地调用各种工具箱函数和图形函数；使用 C 语言编写的 S-函数可以实现对操
作系统的访问，如实现与其他进程的通信和同步等。
Simulink 已经提供了大量的内置的系统模块，并且允许用户自定义模块，对
于大多数动态系统仿真分析语言，使用 Simulink 提供的模块即可实现，而无需
使用 S-函数。但是，当需要开发一个新的通用的模块作为一个独立的功能单元
时，使用 S-函数实现则是一种相当简便的方法。另外，由于 S-函数可以使用多
种语言编写，因此可以将已有的代码结合进来，而不需要在 Simulink 中重新实
现算法，从而在某种程度上实现了代码移植。此外，在 S-函数中使用文本方式
输入公式、方程，非常适合复杂动态系统的数学描述，并且在仿真过程中可以对
仿真进行更精确的控制。”
具体详细的一些介绍在此不再赘述，本文结合自身的项目经历，推荐一种S
函数的用处：Matlab 中嵌入其它代码，例如C 代码，并参与算法的仿真，然后
利用Matlab 丰富的图形生成接口函数来实现数据的可视化。
备注：本文在所涉及的Matlab 版本：Matlab.R2010b
2 一个S 函数仿真例子
1
在正式对S 函数进行介绍前，先看一个例子，这个例子是对网络的随机延时
环境进行算法模拟，能够对输入的正常的时钟信号产生0.2s 到0.7s 不等的随机
延时。本小节采用“从整体到局部，从结果到原因”的方式对此示例进行介绍。
用数字程序建立一个随机延时为0.3s 到0.6s 不等的网络随机延时环境，所涉
及的Simulink 仿真程序结构如图2-1 所示。
Unit Delay Scope
1
RandomTimeDelay
z simout
Clock
S-Fun-TimeDelay To Workspace
图2-1 网络随机延时仿真
这是一个比较基本的S 函数的仿真应用结构图，采样周期设置为0.1s 。整个
仿真图的采样周期在解算器里面设置，单个仿真图的采样周期双击本模块，在如
图2-2 的界面中对“Sample time”进行设置即可。
图2-2 设置模块采样周期
在图2-1 所示的网络随机延时仿真程序中，输入一个时钟模块，然后经过一
个单位的延时 (单位延时的大小等于采样周期)，然后再经过网络随机延时的S
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