Stateflow 是一個(gè)基于狀態(tài)機(jī)和流程圖來(lái)構(gòu)建組合和時(shí)序邏輯決策模型并進(jìn)行仿真的環(huán)境。Stateflow 可以將圖形表示和表格表示（包括狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和真值表）結(jié)合在一起，針對(duì)系統(tǒng)對(duì)事件、基于時(shí)間的條件以及外部輸入信號(hào)的反應(yīng)方式進(jìn)行建模。

Stateflow 可用于設(shè)計(jì)有關(guān)監(jiān)控、任務(wù)調(diào)度以及故障管理應(yīng)用程序的邏輯。Stateflow 包括狀態(tài)圖動(dòng)畫(huà)及靜態(tài)和運(yùn)行時(shí)檢查，可以在實(shí)施前測(cè)試設(shè)計(jì)的一致性和完整性。

主要功能

構(gòu)建環(huán)境、圖形組件和仿真引擎模型，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯的建模和仿真；

具有層次結(jié)構(gòu)、并行系統(tǒng)、時(shí)間算子和事件的確定性執(zhí)行語(yǔ)義；

通過(guò)狀態(tài)圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表達(dá)有限狀態(tài)機(jī)；

通過(guò)流程圖、MATLAB 函數(shù)和真值表來(lái)表達(dá)算法；

通過(guò)狀態(tài)圖動(dòng)畫(huà)、狀態(tài)活動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)記錄和集成調(diào)試，分析設(shè)計(jì)和檢測(cè)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤；

對(duì)于周期問(wèn)題的靜態(tài)和運(yùn)行時(shí)檢查，狀態(tài)不一致、數(shù)據(jù)范圍沖突及溢出情況等；

Mealy 和 Moore 有限狀態(tài)機(jī)。

邏輯設(shè)計(jì)

Stateflow提供圖形和表格接口，以使用狀態(tài)機(jī)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)邏輯建模。在狀態(tài)機(jī)中，可以將系統(tǒng)運(yùn)作模式構(gòu)建為狀態(tài)模型，通過(guò)轉(zhuǎn)移和結(jié)點(diǎn)來(lái)表達(dá)模式間的切換邏輯。系統(tǒng)中的不同組件可以構(gòu)建為狀態(tài)模型，能夠單獨(dú)執(zhí)行或并行執(zhí)行。Stateflow 通過(guò)分層組織狀態(tài)圖對(duì)象、函數(shù)和組件來(lái)管理設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。

在 Stateflow 中，既可以使用流程圖以圖形方式，也可以使用真值表以表格格式，表達(dá)組合邏輯。

邏輯設(shè)計(jì)包括定義待檢查的條件以及所要執(zhí)行的后續(xù)操作。Stateflow 可以使用 C 或 MATLAB 定義條件和操作。您可以通過(guò) Simulink 模型瀏覽器來(lái)管理?xiàng)l件和操作中所用的數(shù)據(jù)。您可以在執(zhí)行設(shè)計(jì)前借助 Stateflow 得知可能存在的狀態(tài)不一致現(xiàn)象、未使用的數(shù)據(jù)和事件以及無(wú)效的轉(zhuǎn)移。

這是一個(gè)定義鍋爐溫度控制系統(tǒng)邏輯的 Stateflow 圖。該圖使用圖形函數(shù)（右側(cè)）實(shí)現(xiàn)加熱器系統(tǒng)（左側(cè)）所調(diào)用的公用程序算法。

以圖形方式設(shè)計(jì)邏輯

Stateflow提供一個(gè)編輯器和一些用于繪制狀態(tài)機(jī)和流程圖的圖形對(duì)象。通過(guò)從圖形調(diào)色板中選擇狀態(tài)、轉(zhuǎn)移和結(jié)點(diǎn)，然后將其拖入Stateflow編輯器，即可構(gòu)建狀態(tài)機(jī)。您也可以使用流程圖批注、Simulink 子系統(tǒng)、MATLAB 和真值表創(chuàng)建函數(shù)。Stateflow圖可以指定為具有擴(kuò)展功能的 Mealy 和 Moore 混合狀態(tài)機(jī)、Mealy 狀態(tài)機(jī)或 Moore 狀態(tài)機(jī)。

通過(guò)繪制由結(jié)點(diǎn)連接的轉(zhuǎn)移，可以創(chuàng)建流程圖，并根據(jù)條件邏輯予以執(zhí)行。使用“Pattern模式向?qū)А保梢詣?chuàng)建常用的邏輯流模式。流程圖可以放在圖形函數(shù)中，既能用在該狀態(tài)圖的許多位置上，也可以用于同一模型的其他狀態(tài)圖中。使用流程圖可以設(shè)計(jì)邏輯，由此在各狀態(tài)間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

Stateflow 圖（左）使用通過(guò)“模式向?qū)А保ㄖ校┥傻膱D形函數(shù)（右）。

Stateflow編輯器可提供編輯時(shí)檢查，以識(shí)別對(duì)象的非法位置以及無(wú)效轉(zhuǎn)移。

Stateflow 編輯器正在處理一個(gè)冷卻系統(tǒng)的模型。邊界發(fā)生交疊的狀態(tài)以紅色突出顯示。

以圖形方式設(shè)計(jì)邏輯

Stateflow中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表為狀態(tài)機(jī)建模提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)化環(huán)境。通過(guò)添加狀態(tài)行和狀態(tài)間轉(zhuǎn)移列，可以構(gòu)建狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移表通過(guò)提供狀態(tài)名稱(chēng)下拉菜單、自動(dòng)完成有限狀態(tài)機(jī)語(yǔ)法和其他編輯時(shí)檢查，可以幫助您創(chuàng)建狀態(tài)機(jī)。您可以在執(zhí)行模型前運(yùn)行靜態(tài)診斷測(cè)試，以檢測(cè)語(yǔ)法錯(cuò)誤、未完成的轉(zhuǎn)移和無(wú)法達(dá)到的狀態(tài)。

從狀態(tài)轉(zhuǎn)移表生成的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣視圖有助于快速識(shí)別來(lái)自特定狀態(tài)的條件和可能的目標(biāo)狀態(tài)。

Stateflow 中的真值表可用于對(duì)不需要通過(guò)連續(xù)運(yùn)行來(lái)維護(hù)狀態(tài)的邏輯建模。輸入要檢查的條件，然后合并這些條件產(chǎn)生的結(jié)果，即可構(gòu)建真值表。之后，可輸入關(guān)于對(duì)不同的結(jié)果組合的操作。構(gòu)建真值表后，可以運(yùn)行靜態(tài)診斷檢查，以識(shí)別過(guò)度指定的條件和指定不足的條件。

左：用于實(shí)施在故障檢測(cè)算法中選擇有效傳感器讀數(shù)的邏輯的真值表。

右：自動(dòng)生成的真值表圖形表示形式。

組件集成與算法調(diào)度

您可以將在 Stateflow 中創(chuàng)建組件的與其他組件相集成，從而構(gòu)建狀態(tài)機(jī)算法。Stateflow 組件可以包含 MATLAB 和 Simulink 函數(shù)、自定義 C 代碼、圖形函數(shù)和真值表。在所構(gòu)建的算法中，可以使用基于時(shí)間和基于條件的邏輯來(lái)調(diào)度組件和函數(shù)的執(zhí)行。

每個(gè) Stateflow 組件都可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)、執(zhí)行和驗(yàn)證，從而使多個(gè)用戶(hù)能夠同時(shí)處理算法的不同部分。

Simulink 模型（左）合并了一個(gè) Stateflow 圖（右）。Stateflow 圖對(duì)升降舵所用的邏輯進(jìn)行建模，其中包括圖形函數(shù)、MATLAB 函數(shù)和真值表。

將組件集成到設(shè)計(jì)中

右鍵單擊組件，將其轉(zhuǎn)換為原子子圖，并放入庫(kù)中，即可跨圖、跨模型重復(fù)使用該組件。要使用該組件，可以將其從庫(kù)中拖出，然后放入狀態(tài)圖或模型中。當(dāng)更新庫(kù)中的某個(gè)組件時(shí)，該組件的所有實(shí)例將自動(dòng)更新。您可以分層組織組件和函數(shù)，以便簡(jiǎn)明而準(zhǔn)確地表達(dá)您的系統(tǒng)。

調(diào)度算法

在 Stateflow 中，可對(duì)條件邏輯和基于時(shí)間的邏輯建模，以調(diào)用 Simulink 函數(shù)和 MATLAB 函數(shù)。在 Stateflow 中，根據(jù)邏輯建模的事件可以輸出到 Simulink，以激活對(duì)函數(shù)調(diào)用或控制信號(hào)變化做出反應(yīng)的子系統(tǒng)。

Stateflow 提供基于事件和基于時(shí)間的算子（before、after、at 和 every），以便于您根據(jù)事件計(jì)數(shù)和經(jīng)過(guò)的時(shí)間來(lái)指定狀態(tài)轉(zhuǎn)移邏輯，而無(wú)需使用計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器。

模型仿真與結(jié)果分析

通過(guò)模型仿真，可以分析系統(tǒng)的行為。通過(guò)從任何保存的狀態(tài)重新開(kāi)始仿真，并分析其對(duì)不同設(shè)置和配置的反應(yīng)，可以運(yùn)行條件假設(shè)場(chǎng)景。

模型仿真

在 Stateflow 中，通過(guò)使用狀態(tài)圖動(dòng)畫(huà)突出顯示模型中的活動(dòng)狀態(tài)和轉(zhuǎn)移，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真行為可視化。

Stateflow 的調(diào)試能力使您得以詳細(xì)地對(duì)仿真進(jìn)行逐步調(diào)試。您可以設(shè)置斷點(diǎn)，監(jiān)視數(shù)據(jù)值，并逐步調(diào)試狀態(tài)圖中的不同函數(shù)。您可以通過(guò) Stateflow 調(diào)試器窗口來(lái)控制仿真的執(zhí)行情況，顯示狀態(tài)圖的調(diào)用堆棧以及執(zhí)行狀態(tài)。

Stateflow 調(diào)試器可檢測(cè)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤，其中包括狀態(tài)不一致、數(shù)據(jù)范圍沖突以及可能的無(wú)限循環(huán)。

分析結(jié)果

在仿真過(guò)程中，可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果可視化：

使用 Simulink 顯示器和示波器查看狀態(tài)和數(shù)據(jù)

在 Simulation Data Inspector （仿真數(shù)據(jù)檢查器）中查看記錄的數(shù)據(jù)

使用 MATLAB 構(gòu)建自定義顯示器

再者，您可以記錄狀態(tài)圖和狀態(tài)活動(dòng)數(shù)據(jù)，以便在 MATLAB 中進(jìn)行后處理。

Stateflow 中的仿真數(shù)據(jù)可視化選項(xiàng)。

左上：Simulink Data Inspector（Simulink 數(shù)據(jù)檢查器）用于比較特定信號(hào)；

左下：自定義 MATLAB 界面用于分析數(shù)據(jù)；

右：Simulink Signal Selector（Simulink 信號(hào)選擇器）用于比較狀態(tài)。

設(shè)計(jì)驗(yàn)證與代碼生成

通過(guò)將 Stateflow 與其他 Simulink 產(chǎn)品配合使用，可以根據(jù)需求驗(yàn)證您的設(shè)計(jì)，并生成代碼以便在嵌入式系統(tǒng)中予以實(shí)現(xiàn)。

使用 Simulink Verification and Validation（Simulink 檢驗(yàn)和驗(yàn)證），可以將需求直接映射到 Stateflow 對(duì)象，檢查是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并收集模型覆蓋度量信息。

使用 Simulink Design Verifier（Simulink 設(shè)計(jì)檢驗(yàn)器），可以檢測(cè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，針對(duì)采用常規(guī)方法難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤生成測(cè)試向量。

使用附加代碼生成產(chǎn)品，可以直接從狀態(tài)圖生成C和C++、HDL或PLC代碼。