基于模型设计的水肥灌溉控制器快速开发

蔚磊磊，魏正英，张育斌，张 帅，简 宁

(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049)

节水灌溉技术对于水资源利用具有重大意义，控制作物正常生长发育所需的水肥，用最少的水肥量获得最大的纯收益，继而提出了精量水肥灌溉控制，节水灌溉设备在提高农业用水效率、农民增产增收及生态环境建设等方面发挥着重要作用[1]。传统水肥灌溉控制器开发中，算法控制采用手工编程开发，复杂算法要求的编程能力很高，并且过程较为复杂，开发周期长，开发过程中各个环节中都比较容易产生错误[2]。如今芯片制造商预见性到底层驱动自动架构及低耗费简单系统原型板建立的重要性。这样，硬件进程可以随着软件模型支持，开发者更容易进行设计和集成固件进行提前模块测试。其中GCC编译器可以免费嵌入到大部分开发工具中的GUI中进行编译，生成与之对应的硬件生产商所要求的格式代码。

综合以上问题及启示，我们采用基于模型设计方法(Model Based Design，MBD)快速算法测试验证，在此基础上通过底层驱动支持包(TSP)工具链(chaintools)，链接Simulink、STMcubemx和Keil等工具生成工程文件，实现水肥灌溉控制器的快速开发[3,4]。与此同时，MBD方法在自动代码生成领域研究较多[5]，而对前期测试验证阶段及整个开发流程优化研究较少。所以，笔者对MBD方法完整的开发应用展开研究，着重于模型效率优化，被控对象物理建模，代码有效性验证和底层驱动代码生成等问题，基于Simulink、STM32F407平台进行实验。……