消息观察与条件子系统观察-开发者社区

1. 概念讲解

1.1 为什么要观察消息

Simulink 用消息（Messages）在模型组件之间通信。当模型中存在一条或多条消息信号时，普通的信号观察只拿到载荷数据，却看不到消息在仿真中"何时到达、何时离开、是否被丢弃"这一类事件语义。为此，观察者在为消息信号创建 Observer 模型时，会自动生成与该消息关联的元数据（metadata），让你既能测试消息数据本身，也能验证消息属性。

1.2 消息总线元素

为消息信号创建观察者时，Observer 模型会自动包含一个 Observer Port 模块和一个 Bus Selector 模块。总线有两个元素：

OrigPayload：正在被观察的消息数据本身。
Metadata，内含四个元素：
- sltestEventMetadata.Message.id：被观察消息的 ID，返回 int32；
- sltestEventMetadata.Message.order：该消息动作在仿真中的顺序，返回 int32；
- sltestEventMetadata.Message.eventType：事件类型，返回slTestEventType对象，合法取值为 MessageArrival、MessageDeparture、MessageDrop、Invalid；
- sltestEventMetadata.Message.time：消息发送、接收或丢弃时的仿真时间，返回 double。

1.3 为什么要观察条件子系统信号

条件子系统（Conditional Subsystem）由一个外部信号使能或触发。观察条件子系统的意义在于：检查该子系统是否只在控制信号激活它时才运行，并顺带检查子系统内部其他功能。可加观察者的模块类型包括：Enabled Subsystem、Triggered Subsystem、Enabled and Triggered Subsystem、If Action Subsystem、Switch Case Action Subsystem。

当你为条件子系统内的信号加观察者时，Simulink 会在主模型顶层加 Observer Reference 模块，并创建一个 Observer 模型——该模型里的 Observer Port 被放在一个非周期分区（aperiodic partition）中。这个分区控制条件数据的调度，分区内的测试逻辑也随之条件化运行。分区是创建观察者时自动生成的，你无需改动其调度设置；可以改分区名，但名字在模型内必须唯一。

2. 操作步骤 / 工作流

2.1 添加消息观察者

在含有输出消息模块的模型中，右键要观察的输出消息信号。注意：来自异步采样时间模块的消息，仅对自生采样时间的 SimEvents 模块支持。
选择 Observers > Observe selected signals > New Observer，为该消息信号创建 Observer 模型。主模型加入 Observer Reference 模块，新 Observer 模型内含一个 Observer Port 与一个 Bus Selector（两路输出 OrigPayload 与 Metadata）。
把总线输出接到 Test Assessment 模块或 Stateflow 图等验证模块，编写分析或验证消息数据/元数据的逻辑。

2.2 添加条件子系统观察者

在条件子系统内部，右键要观察的信号。
选择 Observers > Observe selected signals > New Observer；或者选中信号后悬停省略号打开操作条，点击 Observe in New Observer。Simulink 在主模型顶层加 Observer Reference 模块并新建 Observer 模型，其中有一个含 Observer Port 与 Terminator 的非周期分区。
用验证模块（如 Test Assessment 或 Verification Subsystem）替换 Terminator，接到 Observer Port 输出，编写分析/验证逻辑。
从主模型运行，不要从 Observer 模型运行。

3. 示例

3.1 消息观察：Overflow 模型

Overflow 模型中，Sine Wave2 模块每 0.1 秒发送一次数据，而 Receive2 模块每 0.5 秒才接收一次；Queue2 FIFO 最多缓存三条消息，因此会溢出、丢弃部分消息。该模型已通过选中消息信号、右键选 Observers > Observe selected signals > New Observer 建好观察者，Observer Reference 模块自动加入主模型。

% 打开 Overflow 示例模型（已含 Observer 模型） open_system('Overflow') % 双击主模型中的 Observer 块，或用命令打开其 Observer 模型 open_system('Overflow_Observer_1')

% 打开 Overflow 示例模型（已含 Observer 模型） open_system('Overflow') % 双击主模型中的 Observer 块，或用命令打开其 Observer 模型 open_system('Overflow_Observer_1')

Observer 模型含 Send、Receive 两个 Observer Port，分别对应主模型中选中的两条信号；每个 Port 接一个 Bus Selector（两路输出）。总线输出再接到两个 Stateflow 图分析消息数据。其中接收侧图的逻辑用于验证：Queue 溢出丢消息后，消息数据与元数据未被破坏。具体判据包括：正弦数据在 0 到 1 的预期范围内；消息顺序号与仿真时间递增且每个 order 值唯一；消息事件类型合法。

3.2 条件子系统观察：ObserveCondSubsys 模型

该模型用正弦波控制信号作为 Enabled Subsystem 的输入，使能子系统仅在正弦输入为正时激活。

% 打开条件子系统观察示例 open_system('ObserveCondSubsys')

按指南步骤：打开 Enabled Subsystem，选中 Integrator 模块输出信号，用操作条点击 Observe in New Observer。Simulink 在模型顶层加 Observer Reference 模块并打开新 Observer 模型，其内非周期分区含一个接 Terminator 的 Observer Port。随后双击打开 Aperiodic 分区，把 Terminator 换成 Test Assessment；打开 Test Assessment，删除 step_1_1 与 step_1_2，右键 step_1 清除 When decomposition 勾选，在 step_1 中加入verify(data >= 0);。从主模型点击 Run。

仿真结束后，在 MATLAB 命令行用如下命令查看评估结果：

run = Simulink.sdi.Run.getLatest; dataset = Simulink.sdi.exportRun(run.Id); assessmentSignalIndices = find(arrayfun(@(idx)... isequal(class(dataset{idx}),'sltest.Assessment'),... 1:dataset.numElements)); result = arrayfun(@(idx) dataset{idx}.Result,assessmentSignalIndices)

verify语句给出通过结果，说明 Enabled Subsystem 及其关联观察者确实只在正弦输入为正时才激活。

4. 要点与注意事项

消息观察者自动生成的 Bus Selector 有 OrigPayload 与 Metadata 两路输出；事件类型是slTestEventType对象，取值 MessageArrival / MessageDeparture / MessageDrop / Invalid，不要当普通字符串比较。
异步采样时间消息的观察仅支持自生采样时间的 SimEvents 模块。
条件子系统观察的限制（指南 Limitations 节原文）：一个非周期分区内只能有一个 Observer Port；非周期分区名在模型内必须唯一；不能编辑非周期分区中的调度触发器；不能在 Schedule Editor 中拖拽或重排条目，也不能用simulink.schedule.OrderedSchedule重排；不能向 Observer 模型的非周期分区添加事件；Partition 子系统、Function-Call Subsystem 与 For Each Subsystem 模块不支持观察者。
观察条件子系统时务必从主模型运行，而非从 Observer 模型运行。