MATLAB Simulink與數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)整合

數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)和MATLAB Synergy

這 數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)（DDS?） 技術(shù)是一組由 標(biāo)準(zhǔn)API 以及 互操作協(xié)議建立以數(shù)據(jù)為中心的系統(tǒng)的中間件平臺(tái)。這項(xiàng)開(kāi)放技術(shù)受?chē)?guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)對(duì)象管理組?（OMG?）管理。

借助DDS，數(shù)據(jù)及其相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量是將分布式應(yīng)用程序綁定和集成在一起的唯一協(xié)定。數(shù)據(jù)可以表示系統(tǒng)狀態(tài)，命令或答復(fù)，視頻和音頻流，文檔和消息。

從這個(gè)角度來(lái)看，DDS可以協(xié)助構(gòu)建解耦和靈活的分布式體系結(jié)構(gòu)，使應(yīng)用不必公開(kāi)其位置，API，內(nèi)部行為，也不需要同時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)。使用DDS，解耦是二維的，它會(huì)同時(shí)發(fā)生 在時(shí)間和空間。。

這種顛覆性的創(chuàng)新提供了 安全， 低延遲 以及 超–高吞吐量 的數(shù)據(jù)交換率。此外，它提供了極高的 可靠性自動(dòng) 發(fā)現(xiàn) 以及 超擴(kuò)展性 ，具有業(yè)務(wù)和任務(wù)關(guān)鍵型物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用需求。

DDS每次在正確的時(shí)間，正確的位置以完全分離的方式共享正確的數(shù)據(jù)。

從概念上講，DDS構(gòu)建了分布式的 全球數(shù)據(jù)空間 ，在其中產(chǎn)生和使用數(shù)據(jù)的應(yīng)用能夠以實(shí)時(shí)和容錯(cuò)的方式共享數(shù)據(jù)。DDS保證了出色的確定性行為，同時(shí)提供了無(wú)與倫比的可靠性，安全性和性能。

在過(guò)去的十年中，已經(jīng)證明DDS是唯一覆蓋了廣泛應(yīng)用范圍的技術(shù)。它涵蓋了所有方面，從實(shí)時(shí)性極強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)到系統(tǒng)架構(gòu)，IIoT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）或洲際范圍內(nèi)包括空中交通管制，作戰(zhàn)管理，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Scada）指揮和控制系統(tǒng)等。該技術(shù)還部署在智能城市，智能工廠(chǎng)，智能電網(wǎng)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器人技術(shù)，醫(yī)療保健和醫(yī)療設(shè)備，交通和汽車(chē)市場(chǎng)中。

VortexDDS? 是DDS技術(shù)的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。 VortexDDS? 提供了用于智能數(shù)據(jù)共享的中間件平臺(tái)以及必要的生產(chǎn)力工具，使用戶(hù)能夠隨時(shí)隨地開(kāi)發(fā)、測(cè)試、調(diào)整、部署和監(jiān)控基于DDS的應(yīng)用。在局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，低帶寬，臨時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或超范圍的網(wǎng)絡(luò)。

另一方面， MATLAB?廣泛用于數(shù)值，科學(xué)和工業(yè)計(jì)算。 基于矩陣 的MATLAB語(yǔ)言輕松表達(dá)了計(jì)算數(shù)學(xué)概念。其內(nèi)置的圖形使其易于可視化并從數(shù)據(jù)中獲得見(jiàn)解。龐大的預(yù)先構(gòu)建的函數(shù)庫(kù)可讓您在特定領(lǐng)域中構(gòu)建復(fù)雜的算法。您可以在 更大的數(shù)據(jù)集 并擴(kuò)展到集群和云中進(jìn)行分析。MATLAB代碼可以與其他語(yǔ)言和技術(shù)（ 包括Vortex DDS， ）進(jìn)行整合，使您能夠?yàn)槟膽?yīng)用和算法提供生產(chǎn)系統(tǒng)的 和 實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)一種 并將其部署在 邊緣 或 云。

同樣， Simulink?是具有框圖環(huán)境的建模工具，用于多域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)。它支持系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真，系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，自動(dòng)代碼生成以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測(cè)試和驗(yàn)證。Simulink提供了圖形編輯器和可自定義的塊庫(kù)。它與MATLAB?以及 Vortex DDS整合，使您能夠表示和建模關(guān)鍵DDS計(jì)算實(shí)體，并將MATLAB算法合并到一個(gè)模型中。隨后，您可以生成代碼并將仿真結(jié)果導(dǎo)出到MATLAB進(jìn)行進(jìn)一步分析，或通過(guò)Vortex DDS在DDS全球數(shù)據(jù)空間中進(jìn)行傳播。

VortexDDS?，MATLAB?和Simulink?現(xiàn)在已全面整合 ，使您能夠設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)產(chǎn)品，包括汽車(chē)系統(tǒng)， 國(guó)防，航空飛行控制和航空電子設(shè)備， 電信，工業(yè)機(jī)械， 醫(yī)療設(shè)備，以及其他電子設(shè)備。它們是您進(jìn)行研發(fā)的基本工具和平臺(tái)。

Simulink與Vortex DDS的整合

Vortex DDS產(chǎn)品隨附 免費(fèi)的DDS-Simulink集成模塊。 DDS-Simulink集成模塊提供了專(zhuān)用的構(gòu)建模塊庫(kù)，用于在Simulink模型中對(duì)DDS的交互方式進(jìn)行建模。如圖1所示，每個(gè)DDS實(shí)體，例如 發(fā)布者/訂閱者，訪(fǎng)問(wèn)者/撰寫(xiě)者和 主題 由Simulink模型中的專(zhuān)用塊表示。

圖1：Vortex DDS與Simulink的整合。此外，每個(gè)DDS塊都有一個(gè)關(guān)聯(lián)的QoS配置文件，可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和完善以控制DDS實(shí)體的行為。

Simulink數(shù)據(jù)表示為需要映射DDS數(shù)據(jù)類(lèi)型的總線(xiàn) 類(lèi)型。 巴士 需要映射的類(lèi)型 DDS 數(shù)據(jù)類(lèi)型因此，將Simulink數(shù)據(jù)發(fā)送到DDS需要將Simulink類(lèi)型轉(zhuǎn)換為DDS類(lèi)型。 Simulink總線(xiàn)將映射到DDS主題類(lèi)型，反之亦然。用戶(hù)可以通過(guò)從IDL文件中生成或使用Simulink總線(xiàn)編輯器來(lái)生成或創(chuàng)建Simulink總線(xiàn)定義。

圖2：使用Simulink總線(xiàn)編輯器映射數(shù)據(jù)類(lèi)型。如果需要，您可以使用DDS SQL92查詢(xún)語(yǔ)言過(guò)濾或查詢(xún)數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖3：使用Vortex DDS Simulink集成模塊進(jìn)行查詢(xún)定義。一旦定義了關(guān)鍵的DDS構(gòu)建模塊和數(shù)據(jù)類(lèi)型并將其與DDS主題相關(guān)聯(lián)，用戶(hù)就可以將DDS構(gòu)建模塊包括Simulink本機(jī)建模模塊（例如Math函數(shù)，Time函數(shù)或Simulink Display模塊）進(jìn)行連接并互連以構(gòu)建完整的仿真模塊。然后，用戶(hù)可以如下圖所示運(yùn)行模擬。

圖4：與Simulink集成的Vortex DDS發(fā)布者和訂閱者模型。一旦通過(guò)仿真模式驗(yàn)證了模型，就可以生成和編譯（或交叉編譯）模型的關(guān)聯(lián)代碼。Vortex DDS Simulink集成模塊與 Simulink編碼器 生成相應(yīng)的 C DDS構(gòu)建模塊中的代碼。編譯后，即可通過(guò)DDS以分布式方式在所選目標(biāo)上運(yùn)行仿真。

現(xiàn)在，生成的仿真模型可以與任何其他DDS應(yīng)用進(jìn)行通信，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播仿真結(jié)果，或者向仿真模型提供來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

下一節(jié)將說(shuō)明如何在MATLAB中創(chuàng)建MATLAB Vortex DDS類(lèi)的實(shí)例，以及如何與DDS實(shí)體進(jìn)行交互。

MATLAB與Vortex DDS的整合

DDS與MATLAB的整合提供了DDS MATLAB類(lèi)，使用戶(hù)能夠使用MATLAB語(yǔ)言為DDS通信建模。

通常，在開(kāi)發(fā)階段，用戶(hù)需要：

使用標(biāo)準(zhǔn)的OMG IDL數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言定義一個(gè) DDS數(shù)據(jù)模型 。

將DDS數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為 MATLAB DDS實(shí)體類(lèi) （例如，主題類(lèi)）。

代碼 使用 適用于Vortex DDS的MATLAB API對(duì)MATLAB程序進(jìn)行編碼。。

下面的代碼快照中總結(jié)了這些步驟：

圖5：基于MATLAB的Pub Sub DDS應(yīng)用。適用于Vortex DDS的MATLAB API支持QoS，數(shù)據(jù)過(guò)濾和查詢(xún)方面的所有DDS功能。

結(jié)論

使用Vortex DDS，您可以實(shí)現(xiàn)基于MATLAB/ Simulink應(yīng)用的系統(tǒng)集成，并構(gòu)建一個(gè) 分布廣泛的全局?jǐn)?shù)據(jù)空間。這樣可以有效地將測(cè)試和仿真框架進(jìn)行統(tǒng)一。

考慮到所有有價(jià)值數(shù)據(jù)的語(yǔ)義，QoS，類(lèi)型，內(nèi)容和格式，全球數(shù)據(jù)空間將對(duì)其 實(shí)時(shí)的， 沒(méi)有 單點(diǎn)故障 的進(jìn)行處理和管理。

使您的仿真模型在Vortex DDS上進(jìn)行交互，并從通過(guò)MATLAB/ Simulink進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和交互中受益。

圖6：全球數(shù)據(jù)空間整合并傳輸MATLAB和Simulink數(shù)據(jù)流。這種集成技術(shù)將幫助您在全球數(shù)據(jù)空間的頂部構(gòu)建自己的 情境意識(shí)層 來(lái)控制和監(jiān)控系統(tǒng)，并 以最低的成本為最終用戶(hù)創(chuàng)建增值服務(wù)。。

審核編輯：郭婷