【STM32-MBD】（9）Simulink 模型开发之上位机显示波形

STM32-MBD（1）Matlab2022/2023 安装 STM32 硬件支持包
 STM32-MBD（1b）Matlab2025b 安装 STM32 硬件支持包
 STM32-MBD（2）Simulink 模型部署入门：点灯
 STM32-MBD（3）Simulink 模型部署之状态机：闪灯
 STM32-MBD（4）Simulink 模型部署之状态机：开关控制
 STM32-MBD（5）Simulink 模型开发之外部中断：开关控制
 STM32-MBD（6）Simulink 模型开发之多路 PWM 输出
 STM32-MBD（7）Simulink 模型开发之 ADC 转换
 STM32-MBD（8）Simulink 模型开发之串口通信
 STM32-MBD（9）Simulink 模型开发之上位机显示波形
 STM32-MBD（10）基于 STM32 的处理器在环仿真（PIL）

【STM32-MBD】（9）Simulink 模型开发之上位机显示波形

- [1. 项目简介](#1. 项目简介)
- - [1.1 项目内容](#1.1 项目内容)
  - [1.2 软硬件条件](#1.2 软硬件条件)
- [2. 用 STM32CubeMX 创建工程](#2. 用 STM32CubeMX 创建工程)
- - [2.1 基础配置](#2.1 基础配置)
  - [2.2 ADC 配置](#2.2 ADC 配置)
  - [2.3 串口配置](#2.3 串口配置)
  - [2.4 项目配置](#2.4 项目配置)
- [3. Simulink 仿真模型](#3. Simulink 仿真模型)
- - [3.1 创建仿真模型](#3.1 创建仿真模型)
  - [3.2 关联 Simulink 模型与 CubeMX 工程](#3.2 关联 Simulink 模型与 CubeMX 工程)
  - [3.3 STM32 代码生成与运行](#3.3 STM32 代码生成与运行)
- [4. 任务分频实验](#4. 任务分频实验)
- - [4.1 总体方案](#4.1 总体方案)
  - [4.2 Simulink 模型结构说明](#4.2 Simulink 模型结构说明)
- [5. 串口发送多路 ADC 信号实验](#5. 串口发送多路 ADC 信号实验)

在基于 STM32 的嵌入式系统开发中，串口通信是最基础、也是最常用的功能之一。传统做法通常需要在 main.c 中编写中断或 DMA 回调函数来完成串口接收与发送，代码耦合度较高，不利于快速验证和教学演示。

1. 项目简介

1.1 项目内容

在本系列【STM32-MBD】前面的文章中，我们已经完成了以下工作：

使用 STM32CubeMX 完成 STM32G431 外设配置（ADC、LPUART、DMA）；
在 STM32G431 上实现了片上温度传感器的数据采集；
使用 Simulink 构建基于模型的嵌入式系统（Model-Based Design, MBD）；
通过 Simulink 自动生成代码并部署到 NUCLEO-G431RB 开发板。

本案例 NUCLEO-G431RB 开发板，运用 Simulink + STM32CubeMX 的模型化设计（Model-Based Design, MBD）方法，采集 STM32G431 片上温度，通过串口向 PC 发送温度数据，并在 VOFA+ 上实时显示温度曲线。全流程采用 Simulink 模型驱动，不手写应用层 C 代码。

整体技术路线如下：

STM32G431 ADC → Simulink 模型（温度计算）→ MATLAB Function（JustFloat 数据帧封装）→ UART Write（串口发送）→ PC 串口接收 → VOFA+（JustFloat 模式）

1.2 软硬件条件

关于所需的软硬件条件和安装过程，详见【STM32-MBD】（1）安装 Simulink STM32 硬件支持包。

强烈建议安装相关软件时使用推荐版本。

请严格按照文中介绍的步骤安装和配置软件。

必需的硬件：

STM32 开发板（如：NUCLEO-G431RB 开发板，也可以选择其它 STM32 开发板，但需要安装对应的固件包）。
Micro-micro USB 数据线，或 USB Type-A 至 Micro-B 连接线缆，用于将STM32 Nucleo 板连接到 PC。

必需的软件：

STM32 开发工具（建议首先严格使用推荐版本跑通本文项目）
- STM32CubeMX （推荐使用 V6.4.0）
- STM32CubeProgrammer （推荐使用 V2.6.0）
- STM32CubeIDE（或 Keil，MDK-ARM 等 IDE 工具）
- STM32Cube_FW_G4 固件包（推荐采用 V1.5.0）
  如果使用其它 STM32 MCU，则需选择对应的固件包。例如使用 STM32F4 时则要选择STM32Cube_FW_F4_V1.26.0 固件包。
MATLAB/Simulink（本文使用 MATLAB R2022b，可以采用更新版本）
- Simulink Coder：从 Simulink 模型、Stateflow 图和 MATLAB 函数生成并执行 C 和 C++ 代码，用于实时和非实时应用，包括仿真加速、快速原型构建和硬件在环测试
- STM32 嵌入式硬件支持包，Embedded Coder Support Package for STMicroelectronics STM32 Processors，STM32 处理器的嵌入式硬件支持包
VOFA+ 上位机（串口通信软件）

2. 用 STM32CubeMX 创建工程

2.1 基础配置

本例直接使用 STM32CubeMX 创建新的 STM32 工程。也可以从 Simulink 创建 STM32CubeMX 工程。

打开 STM32CubeMX。
选择 New Project（或Ctrl-N快捷键）新建工程，进入 New Project 界面。

选择 STM32G431RB 作为目标 MCU（参考开发板的 MCU 型号）新建 CubeMX 工程，将工程保存为 "STM32G431_MBD08.ioc"。
自动转入 CubeMX 的 Pinout Configuration 视图，进行管脚配置：

（1）选择 "System Core -- SYS" 设置调试器类型，将 Debug 模式设为 "Serial Wire"。

（2）选择 "System Core -- SYS" 设置基础时钟源，将 Timebase Source 设为 "TIM2"------非常重要！

注意：Timebase Source 默认为 "SysTick"，但在 STM32支持包中 "SysTick" 已经用作框架的基础时间功能，因此必须修改为非"SysTick" 的其它定时器。否则在编译项目时会报错------非常重要！。

（3）选择 "System Core -- RCC" 配置时钟模式，设置高速晶振为外部时钟，将 High Speed Clock (HSE) 设为 "Crystal/Ceramic Resonator"。

（4）可选地，选择 "System Core -- GPIO" 配置 GPIO。

搜索 PA5 管脚（在 NUCLEO 开发板中连接LD2 灯），将其设置为 GPIO_Output。
搜索 PC13 管脚（在 NUCLEO 开发板中连接蓝色用户按键 User Button），将其设置为 GPIO_EXTI13。

2.2 ADC 配置

启用并配置 ADC 通道：
选择 PA0 为 ADC1-IN1 的采样通道引脚，配置为模拟模式。
（1）选择 "引脚配置（Pinout & Configuration）"，从左侧下拉列表中选择 "Analog -- ADC1" ，使用 IN1（PA0）作为模拟输入通道，将 IN1 设置为 "IN1 Singel-ended"。在 Pinout view 视图中，将 PA0 引脚配置为 "ADC1_IN1"（通常会自动配置）。
（2）开启独立通道 IN1，设置为 "IN1 Single-ended"。
（3）开启温度传感器通道和内部电压基准（Vrefint）通道。

（4）配置 ADC 工作模式和参数。

bash 复制代码

ADCs_Common_Settings
   Mode: Independent mode
ADC_Settings   
   Resolution: ADC 12-bit resolution
   Data Alignment: Right alignment（右对齐）
   Gain Compensation: 默认为 0
   Scan Conversion Mode：Enable
   End of Conversion Selection：End of sequence of conversion
   Continuous Conversion Mode: Disable
   DMA Continuous Requests: Enabled
Number of Conversion: 2
Rank 1: 
   Channel: Channel Temperature Sensor
   Smapling Time: 92.5 Cycles
   Offset Number: No offset
Rank 2: 
   Channel: Channel Vrefint
   Smapling Time: 92.5 Cycles
   Offset Number: No offset

（5）添加 DMA 通道：

在 ADC1 的 DMA Settings 中添加一个 DMA 通道；

bash 复制代码

Add DMA Request：ADC1
Mode：Circular
Data Width：Half Word（16-bit）

2.3 串口配置

配置虚拟串口 LPUART1：

（1）在 Nucleo-G431RB开发板上，默认 LPUART1（PA2/PA3）接到 ST-LINK 的虚拟串口。将 PA2 管脚设置为 LPUART1_TX，将 PA3 管脚设置为 LPUART1_RX。

（2）选择 "Connectivity -- LPUART1" 配置 LPUART1，设置模式（Mode）为 "Asynchronous"，在 LPUART1 参数里面设置：

bash 复制代码

- Baud Rate：115200 Bits/s
- Word Length：8 Bits
- Parity：None
- Stop Bits：1
- Data Direction：Receive and Transmit（收发都开）

（3）选择 "Connectivity -- LPUART1-DMA Settings" 配置 DMA 传输，在 DMA Request 中添加：LPUART1_RX 和 LPUART1_TX 。

2.4 项目配置

在 Clock Configuration 视图进行时钟配置，如下图所示。
本实验对于时钟时钟设置没有太多要求，只要设置正确即可。本例中使用外部 160MHz晶振，具体设置如下图所示，只供参考。
点击菜单栏 "Project Manager" 进入工程配置界面，如下图所示。
（1）在 Project Name 输入项目名称 "STM32G431_MBD08"。
（2）在 Toolchain/IDE 选择 IDE 工具为 "STM32CubeIDE"（也可以根据需要选择其它 IDE 工具）。

（3）在 "Project Manager" 继续向下拉，"在 MCU and Firmware Package" 栏中，取消选中 "Use latest available version"，根据所安装的 G4 固件版本，选择 "STM32Cube FW_G4 V1.6.0"；

（4）如果固件包不是安装在默认路径，则要取消选中 "Use Default Firmware Location"，通过 Browse 选择固件包的安装路径。

（5）在 Code Generator 中，勾选 "Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files per peripheral"，让每个外设生成独立的'.c/.h'文件。

（6）在 Advanced Settings 中，**将 "Driver Selector" 全部设置为 "LL"（默认为 "HAL"），为外设选择低级 (LL) 驱动------非常重要！** 否则编译会报错。

（7）在 Advanced Settings 中，将 "Generated Function Calls" 的 "Visibility(Static)" 勾选项全部取消，对所有外设初始化函数调用取消选择可见性(静态)。

完成以上配置后，使用快捷键 "CTL+S" 或点击 File--Save Project，保存 CubeMX 项目文件。
注意：在 STM32CubeMX 中配置完成后，不要点击 "GENERATE CODE" 生成代码，而是直接保存项目文件 "STM32G431_MBD07.ioc"。

3. Simulink 仿真模型

3.1 创建仿真模型

在 CubeMX 项目文件所在的路径（例如："D:\SimulinkProjects\STM32G431_MBD08"）下新建 Simulink 仿真模型，注意 *仿真模型 .slx 与 CubeMX 项目 .ioc 要保存在同一个目录下。

运行 MATLAB 软件，打开 Simulink。点击 "空白模型" 创建新的 Simulink 模型，保存到本项目路径下：STM32G431_MBD08.slx。
创建一个 Function-Call Subsystem 模块。

（1）点击菜单栏的 "库浏览器" 打开库浏览器，展开 "Simulink/Ports &Subsystems"。选择 "Function-Call Subsystem" 模块，将其拖动到右侧的仿真模型。

（2）或者，简单地，在仿真模型空白处鼠标双击，弹出"搜索模块"菜单，在搜索栏输入 "function..."，从搜索结果列表选择 "Function-Call Subsystem" 模块，即在模型中创建该模块。

点击 "Function-Call Generator" 模块，设置采样时间为 0.1。
双击进入 "Function-Call Subsystem" 模块。创建 ADC模块、MATLAB function 模块和 Uart/Usart Write 模块。

根据 CubeMX 项目中的配置，配置 ADC 模块参数：

bash 复制代码

ADC module: ADC1
Conversion group: Regular
Trigger mode: Trigger and read
Number of conversions: 2

配置 "UART/USART Write" 模块：

（1）设置为 LPUART1 端口。

（2）勾选 "指定待写入数据长度（Specify length of input data to write）"选项，添加一个输入数据长度端口，即可设定需要写入至 UART/USART 端口的输入数据长度。
添加一个 constant 模块，将其设为 "8"，表示串口发送长度采用 JustFloat（1通道）帧 = 4B 温度 + 4B 帧尾 = 8 字节。
编写 Matlab Function 模块程序，计算温度值并按 VOFA+ JustFloat 协议打包数据帧。

（1）根据 STM32G431 数据手册中的公式，编写函数计算片上温度 Tc(degC) 和内部电压基准 Vts(V)。片上温度传感器的输出电压 V T S V_{TS} VTS 随温度变化，近似满足线性关系:

T = V T S − V 30 A v g S l o p e + 30 T = \frac{V_{TS}-V_{30}}{A_{vg}Slope} + 30 T=AvgSlopeVTS−V30+30

其中：

V30：30℃ 时的传感器电压（典型值 ≈ 0.76V）
AvgSlope：平均斜率（典型值 ≈ 2.5mV/℃）

（2） VOFA+ JustFloat 协议：

JustFloat 协议是一种小端浮点数组形式的字节流协议，通过纯十六进制浮点传输。JustrFloat 以小端的 0x7f80000，也即小端序字节表示 { 0x00, 0x00, 0x80, 0x7f } 作为帧结束标志。

典型的数据格式如下：ch_data为小端浮点数组，里面放着需要发送的CH_COUNT个通道；tail 为帧尾。

c 复制代码

#define CH_COUNT <N>
struct Frame {
    float ch_data[CH_COUNT];
    unsigned char tail[4]{0x00, 0x00, 0x80, 0x7f};
};

在本例中，单通道温度数据 ch_data 采用 4字节，帧尾 tail 为 4字节，单通道温度数据的完整帧长度为 8 字节。

（3）编写函数 build_vofa_temp_frame_10hz(ts_raw, vref_raw) 代码如下：

c 复制代码

function frame = build_vofa_temp_frame_10hz(ts_raw, vref_raw)
%#codegen
% 10Hz(基准步长0.1s)每步输出一帧：
% [Tc(float32, 4B little-endian), Tail(00 00 80 7F)]

% -------- Parameters (same as sf_TempSensor) --------
USE_VREFINT   = 1;       % 0: fixed VDDA, 1: estimate VDDA from VREFINT
VDDA_FIXED_V  = 3.3;     % used when USE_VREFINT=0
VREFINT_CAL_RAW = 1659;  % 用 CubeProgrammer 读到的校准raw
V30_V      = 0.76;       % V at 30°C (typical)
AVG_SLOPE  = 0.0025;     % V/°C (2.5mV/°C)

% -------- Cast to double (same behavior as your verified function) --------
ts = double(ts_raw);
vr = double(vref_raw);

% -------- Compute VDDA --------
if (USE_VREFINT ~= 0) && (vr > 0)
    % VDDA = 3.0V * VREFINT_CAL / VREFINT_RAW
    VDDA_V = (3.0 * double(VREFINT_CAL_RAW)) / vr;
    VDDA_V = min(max(VDDA_V, 2.0), 3.6);  % Safety clamp
else
    VDDA_V = VDDA_FIXED_V;
end

% -------- Raw -> Vts (V) --------
Vts = ts * (VDDA_V / 4096.0);

% -------- Typical temperature formula (degC) --------
Tc = (Vts - V30_V) / AVG_SLOPE + 30.0;

% -------- Pack Tc as float32 (VOFA+ JustFloat) --------
Tc_f32 = single(Tc);                 % VOFA+需要float32
u32 = typecast(Tc_f32, 'uint32');    % float32 bits

% -------- Output (fixed-size) --------
frame = uint8(zeros(1,8));

% little-endian bytes
frame(1) = uint8(bitand(u32, uint32(255)));
frame(2) = uint8(bitand(bitshift(u32, -8),  uint32(255)));
frame(3) = uint8(bitand(bitshift(u32, -16), uint32(255)));
frame(4) = uint8(bitand(bitshift(u32, -24), uint32(255)));

% -------- Tail: 0x7F800000 (little-endian) --------
frame(5) = uint8(0x00);
frame(6) = uint8(0x00);
frame(7) = uint8(0x80);
frame(8) = uint8(0x7F);
end

3.2 关联 Simulink 模型与 CubeMX 工程

在 Simulink 菜单选择 "建模" - "模型设置" （也可以用 CTRL+E），打开"配置参数"对话框。
左侧边栏中选择"求解器"，如下图所示。
（1）在右侧 "仿真时间" 设置为 "inf"。
（2）在 "求解器选择" 选项设置类型为 "定步长"，"固定步长（基础采样时间）" 设为 "0.1" （对应于 MCU 的 ADC 采样频率为 10Hz）。
（3）可选地，在 "任务和采样周期选项"下勾选："将每个离散速率视为单独任务"和"自动处理数据传输的速率转换"。

在右侧 "硬件实现（Hardware board settings）" 配置 "Target hardware resources" ，关联 STM32CubeMX 工程文件。
（1）检查 PC 与 STM32G431 开发板连接正常。 在 "Hardware board" 选项的下拉框中选择 "STM32G4xx Based".
注意：必须确保 PC 与 STM32G431 开发板连接正常，才能进行硬件配置。
（2）点击 "Browse" 选择当前项目的目录，选择 CubeMX 创建的工程文件 "STM32G431_MBD08.ioc"。
选择硬件在环通信串口。
（3）点击 "Target hardware resources--Groups--Connectivity"，将 "USART/UART" 设为 "LPUART1"，将 "Serial port" 设为电脑上的 COM 端口。具体端口号可以查看电脑"设备管理器"中的"端口(COM和LPT)"。
完成搭建仿真模型，保存为文件 STM32G431_MBD08.slx。注意仿真模型 .slx 与 CubeMX 项目 .ioc 要保存在相同的路径下。

3.3 STM32 代码生成与运行

用 USB连接线连接 PC 与 NUCLEO-G431RB 开发板。
在 Simulink 打开仿真模型 STM32G431_MBD07.slx。
在 "硬件（Hardware）" 窗口点击 "编译、部署和启动"（Ctrl+B 快捷键），就启动模型 STM32G431_MBD07 的编译过程，为模型生成代码，并加载到 NUCLEO-G431RB 开发板。

模型编译过程的主要信息显示在 "诊断查看器" 中，编译摘要如下。

c 复制代码

### 正在启动 STM32G431_MBD08 的编译过程
### 正在为 '模型特定' 文件夹结构生成代码和工件
### 正在将代码生成到编译文件夹中: C:\MATLAB\SimMBD2025\STM32G431_MBD08\STM32G431_MBD08_ert_rtw
### Invoking Target Language Compiler on STM32G431_MBD08.rtw
### Using System Target File: C:\MATLAB\R2023b\rtw\c\ert\ert.tlc
...
### 使用工具链: GNU Tools for ARM Embedded Processors
### 'C:\MATLAB\SimMBD2025\STM32G431_MBD08\STM32G431_MBD08_ert_rtw\STM32G431_MBD08.mk' 是最新的
### 正在编译 'STM32G431_MBD08': "C:\MATLAB\R2023b\bin\win64\gmake"  -f STM32G431_MBD08.mk all
...
Download verified successfully
### Successful completion of build procedure for: STM32G431_MBD08
### 'STM32G431_MBD08' 的 Simulink 缓存工件是在 'C:\MATLAB\SimMBD2025\STM32G431_MBD08\STM32G431_MBD08.slxc' 中创建的。

编译过程已成功完成
    
编译的顶层模型目标:
    
模型           操作       重新编译原因     
=========================================
STM32G431_MBD08  代码已生成并完成编译。  生成的代码已过期。  
    
编译了 1 个模型，共 1 个模型(0 个模型已经是最新的)
编译持续时间: 0h 0m 10.489s

Simulink 通过调用 STM32CubeProgrammer 将编译的目标文件加载到 STM32 开发板。
打开 VOFA+ 软件：

（1）点击 "数据引擎" 下拉菜单，选择 "JustFloat" 协议。

（2）点击 "数据接口" 下拉菜单，选择 "串口"。

（3）点击 "端口号" 下拉菜单，选中 STM STLink Virtual COM Port。

（4）将配置参数设为与 STM32CubeMX 中 "Connectivity -- LPUART1" 的配置一致。

bash 复制代码

波特率：115200
数据位：8 Bits
校验位：None
停止位：1

点击 VOFA+ 左上角的 "连接" 按钮，在数据显示区就将显示 HEX 格式的数据，并在上方图形区域显示温度曲线。

实验运行后可以观察到：

温度曲线连续、平滑；
图中温度值约 30～35℃，数值与片上温度传感器的物理预期一致；
用手指按住 MCU 芯片区域 10～20 秒，红色曲线上升至 30℃ 左右；松开手指后温度缓慢下降并恢复到正常值；
系统运行稳定，无丢帧、无明显抖动。

这表明：

串口通信链路正确；
数据打包与字节序无误；
Simulink → STM32 → VOFA+ 的完整链路已成功打通。

4. 任务分频实验

上述模型虽然实现了上位机显示波形，但每个采样周期都会进行通信，通信资源占用太高且容易不稳定。我们希望实现 任务分频 ，建立 "快采样、慢上传" 的数据链路。

4.1 总体方案

实验目的：

建立"快采样、慢上传"的典型嵌入式数据链路：
- MCU 以较高频率采集/计算（100Hz）以获得更平滑、更稳定的内部变量；
- 以较低频率上传（10Hz）降低串口带宽占用、减少上位机显示抖动与丢帧风险。
掌握在 Simulink MBD 中实现 任务分频/周期门控（rate gating） 的方法。

实验要求：

采样和通信频率：
- 模型基准步长（Fixed-step size）= 0.01s，即 100Hz
- 以 100Hz 执行温度采样和计算，便于执行其它任务
- 以 10Hz 执行串口发送
数据格式：VOFA+ JustFloat

技术方案：

本案例基于 Simulink + STM32CubeMX 的模型化设计（Model-Based Design, MBD）方法，以 NUCLEO-G431RB 开发板的 LPUART1（ST-LINK 虚拟串口）为通信接口，构建一个 ADC 采样、计算和串口通信实验。

周期门控（rate gating）：

Function-Call Generator：采样时间设为 0.01
在 Function-Call Subsystem 内引入一个"发送门控信号 send_flag"：
- 每执行 10 次（10×0.01=0.1s）产生一次 send_flag=true
用 If Action Subsystem 让 UART Write 只在 send_flag 为 true 时执行。

4.2 Simulink 模型结构说明

Simulink 模型结构如下图所示。

bash 复制代码

Root
 ├─ Function-Call Generator (Ts=0.01)
 └─ Function-Call Subsystem (every 0.01s)
      ├─ ADC1 → Demux2 → ts_raw, vref_raw
      ├─ temp_calc_vrefint(ts_raw, vref_raw) → Tc, Vts, VDDA_V   [100Hz]
      ├─ rate_gate_10hz() → send_flag                            [100Hz]
      └─ If(send_flag)
           ├─ Send_Subsystem (10Hz)
           │    ├─ pack_justfloat_1ch(Tc) → frame(uint8[8])
           │    └─ UART Write(Data=frame, Length=8)
           └─ Else_Subsystem (empty)

顶层模型结构（Root）

顶层模型包含两个模块：
- Function-Call Generator
  用于产生周期性的函数调用触发信号，触发周期设置为 0.01 s（100 ms）。
- Function-Call Subsystem
  接收函数调用触发信号，用于明确任务的执行时序，在每次触发时执行一次处理逻辑。
Function-Call Subsystem 内部结构（每 0.01 s执行一次）

Function-Call Subsystem 内部包含以下模块：

2.1 ADC 采样（100Hz）
- ADC1（输出向量，长度2）
  输出：adc_vec（例如 [tempsensor_raw, vrefint_raw]）
- Demux (2)
  输出1：ts_raw（uint16）
  输出2：vref_raw（uint16）
2.2 温度计算（100Hz，供其它任务使用）
- MATLAB Function：temp_calc_vrefint
  输入：ts_raw, vref_raw
  输出：
  Tc（single，℃） ✅ 主输出
  Vts（single，V）（可选）
  VDDA_V（single，V）（可选）
- （可选）可以把 Tc/Vts/VDDA_V 分到后续控制/滤波/报警等模块
2.3 10Hz 发送门控信号生成（100Hz 内部计数）
- MATLAB Function：rate_gate_10hz
  输出：send_flag（boolean/uint8）
  逻辑：每累计 10 次 tick（0.01×10=0.1s）输出一次 true
2.4 条件触发发送（10Hz）
- If Block
  输入：send_flag
  表达式：u1 ~= 0
  action 输出：
  true action → Send_Subsystem.ActionPort
  else action → Else_Subsystem.ActionPort

Send_Subsystem（If Action Subsystem，以10Hz 执行）

3.1 JustFloat 帧打包（10Hz）
- Inport：Tc_in（从外部接入 Tc）
- MATLAB Function：pack_justfloat_1ch
  输入：Tc_in（single）
  输出：frame（uint8[1×8]）
  frame 内容：
  前 4B：Tc(float32) 小端
  后 4B：帧尾 00 00 80 7F（0x7F800000 小端）
3.2 串口发送（10Hz）
- UART Write
  Data ← frame
  Length ← Constant(8)（uint8）

Else_Subsystem（If Action Subsystem，仅在非发送周期执行）
内部为空（Do Nothing）

模型求解器设置为：Fixed-step；基础采样时间（Fixed-step size）= 0.01 s。

在模型成功编译并部署到 NUCLEO-G431RB 开发板后：

实验结果表明：模型逻辑与预期一致；串口通信过程可靠。

5. 串口发送多路 ADC 信号实验

本节在现有"0.01s 采样/计算 + 0.1s 分频发送"任务分频实验基础上，扩展成发送 2 路 ADC 信号（Tc、Vts）到 VOFA+ 并显示两条曲线的完整实验设计与落地步骤。整体思路不变：温度每步算（100Hz），打包+发送仅 10Hz；只是把 JustFloat 帧从 1通道(8B) 扩展到 2通道(12B)。

基准步长（Fixed-step size）= 0.01s
每步计算温度相关量：Tc（℃）、Vts（V）
串口上传频率：10Hz（0.1s/帧）
按 VOFA+ JustFloat 协议发送两通道：
CH1 = Tc（float32）
CH2 = Vts（float32）
帧尾 = 0x7F800000 小端：00 00 80 7F
协议与帧格式
CH1：float32（4字节，小端）= Tc
CH2：float32（4字节，小端）= Vts
Tail：0x7F800000（4字节，小端）= {00 00 80 7F}
完整的帧长度为 4*2+4 = 12(bytes)

模型结构

在上节的基础上，只要把 Send_Subsystem 中的打包函数从 1 通道升级为 2 通道，并把 Length 改为 12 即可实现。

保持不变的部分

Root：Function-Call Generator (Ts=0.01) → Function-Call Subsystem

Subsystem 内：
- ADC1 → Demux(ts_raw, vref_raw)
- temp_calc_vrefint 每步输出 Tc、Vts
- rate_gate_10hz 产生 send_flag
- If(send_flag) → Send_Subsystem / Else_Subsystem
需要修改的部分

（1）pack_justfloat_1ch(Tc) → 替换为 pack_justfloat_2ch(Tc, Vts)

（2）UART Write.Length：8 → 12

函数 pack_justfloat_2ch

c 复制代码

function frame = pack_justfloat_2ch(Tc, Vts)
%#codegen
% Two-channel JustFloat frame:
% [Tc(float32,4B LE), Vts(float32,4B LE), Tail(00 00 80 7F)]
frame = uint8(zeros(1,12));

% ---- Pack CH1: Tc ----
u1 = typecast(single(Tc), 'uint32');
frame(1) = uint8(bitand(u1, uint32(255)));
frame(2) = uint8(bitand(bitshift(u1, -8),  uint32(255)));
frame(3) = uint8(bitand(bitshift(u1, -16), uint32(255)));
frame(4) = uint8(bitand(bitshift(u1, -24), uint32(255)));

% ---- Pack CH2: Vts ----
u2 = typecast(single(Vts), 'uint32');
frame(5) = uint8(bitand(u2, uint32(255)));
frame(6) = uint8(bitand(bitshift(u2, -8),  uint32(255)));
frame(7) = uint8(bitand(bitshift(u2, -16), uint32(255)));
frame(8) = uint8(bitand(bitshift(u2, -24), uint32(255)));

% ---- Tail: 0x7F800000 little-endian ----
frame(9)  = uint8(0x00);
frame(10) = uint8(0x00);
frame(11) = uint8(0x80);
frame(12) = uint8(0x7F);
end

（本节完）

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