В данной статье продемонстрируем в программе Simulink преимущества и возможности разработки микроэлектромеханической системы и схемы в едином маршруте проектирования.

Начнем с краткого представления о том, что инструменты MathWorks привносят в работу, какое преимущество и возможности дает использование Matlab и Simulink.

Интеграция инструмента MEMS+ и Simulink представляют единую среду для моделирования МЭМС-устройств и схем в одном маршруте проектирования с разными степенями сложности.

Simulink - среда динамического моделирования, в которой можно реализовать устройства разного уровня сложности, от простой системы масса-пружина-демпфер второго порядка, которую можно подключить к компонентам из других инструментов. В данном конкретном случае мы показываем подключение Simulink к программному обеспечению MEMS+.

Мы можем добавлять различные степени сложности, от одного компонента с одной степенью свободы, например, для акселерометра. Также легко можем добавить более сложную систему с несколькими степенями свободы. И все это будет частью единой среды, которую можно комбинировать с логикой управления или любым способом математических алгоритмов.

И все это часть единого динамического симулятора, где можем протестировать и проверить наше устройство на системном уровне (рисунок 1).

Рисунок 1. Интегрированная платформа проектирования и моделирования

Итак, теперь будет продемонстрировано модельно-ориентированное проектирование и объяснено, как оно поможет обнаруживать ошибки на ранней стадии и, следовательно, позволит разрабатывать инновационные продукты с высокой производительностью быстрее и дешевле.

Здесь можно создать динамическое моделирование системы и опробовать идеи, получить представление об общей системе, которую создаете. Опробовать идеи, провести первоначальный анализ системы с применением логических операций «что, если».

Данная модель может быть очень легко привязана к требованиям или спецификациям (рисунок 2). Ведь в этом симуляторе можно создать модель и протестировать вносимые изменения в соответствии с этими спецификациями.

Рисунок 2. Модельно-ориентированный подход к проектированию

Эта модель разработана таким образом, чтобы объединить все различные элементы конструкции и условий эксплуатации в одной среде.

Вы можете повторно использовать существующую вашу интеллектуальную собственность и технические данные из существующих проектов и инструментов, которые вы используете, таких как CAD, NASTRAN и SPICE. Вам не нужно перепроектировать созданные вами проекты, который вы уже разработали в этих инструментах - вы можете импортировать их и повторно использовать в модели Simulink.

Для нас, инженеров-разработчиков, блок-схемы легче понять, чем текст, потому что они наглядны. По сути, блок-схема дополняет требования к тексту для передачи замысла проекта.

Фактически вы можете взять текстовые требования, которые у вас есть, и связать их электронным способом с вашей моделью, чтобы показать, какая часть модели реализует какое требование.

Модель - это не только графическое представление вашего проекта, но и его имитация. Поэтому мы говорим, что модель служит исполняемой спецификацией. Таким образом, тот факт, что модель является визуальной, простой для понимания и выполнимой, устраняет двусмысленность в интерпретации требований к тексту.

Поэтому мы начинаем тестировать эту системную модель и требования с помощью моделирования на самых ранних стадиях процесса. И затем мы можем быстро итерировать дизайн, непрерывно тестируя и обеспечивая соответствие нашим требованиям и правильность наших требований.

Вся работа, которую вы тратите на построение и разработку этих моделей, не будет потрачена зря, потому что вы повторно используете эту модель или ее компоненты для тестирования в реальном времени.

При необходимости после проверки алгоритма вы можете сгенерировать C или C++ код для любого типа DSP микропроцессора или сгенерировать VHDL код для ПЛИС-таргетирования (рисунок 3).

Рисунок 3. Прототип и реализация с использованием генерации кода

Вы можете автоматически сгенерировать код для алгоритма управления и протестировать это управление в реальном времени на некотором имеющемся у вас прототипе оборудования. Кроме того, если у вас нет доступного сразу всего оборудования, вы также можете моделировать аспекты вашей производственной системы, сгенерировав код для этих компонентов. Это тестирование, конечно, продолжает проверять выполнение требований. Вы повторно используете тесты, которые вы уже установили для модели, и можете продолжать быстрые итерации по вашему проекту. Основная концепция — это идея непрерывного тестирования и верификации.

Итак, в этой статье мы коротко рассмотрели возможности Simulink, разобрали модельно-ориентированный подход к проектированию в этой программе. В следующем статье возвратимся к инструменту MEMS+ и более подробно разберем его возможности и какие он дает нам преимущества в нашем маршруте проектирования.

Присоединяйтесь к нашим информационным ресурсам. Там еще больше полезной информации.