Взаимодействие MPU6050 с Arduino через S-функцию Simulink

Я подключаю MPU6050 к Arduino с помощью конструктора S-функций Simulink. Я реализую код MPU6050_DMP6 в конструкторе s-функций Simulink. просмотрев это видео. Следуя этому руководству, я реализовал S-функцию как: Я установил время расчета 0,05 в блоке построения s-функции, число дискретных состояний = 1 и режим выборки = 1. на вкладке библиотеки я помещаю следующий код:

#include <math.h>
#ifndef MATLAB_MEX_FILE
int counter=0;
#include <Arduino.h>
#include "I2Cdev.h"
#include "I2Cdev.cpp"

#include "helper_3dmath.h"
#include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h"
#include "MPU6050.h" // не требуется, если используется включаемый файл MotionApps
#include "MPU6050.cpp" // не требуется, если используется включаемый файл MotionApps
// Библиотека Arduino Wire требуется, если реализация I2Cdev I2CDEV_ARDUINO_WIRE
// используется в I2Cdev.h
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
    #include "Wire.h"
    #include "Wire.cpp"
    #include "utility/twi.h"
    #include "utility/twi.c"
#endif
// адрес класса I2C по умолчанию 0x68
// в качестве параметра здесь могут быть переданы конкретные адреса I2C
// Низкий уровень AD0 = 0x68 (по умолчанию для SparkFun breakout и оценочной платы InvenSense)
// Высокий уровень AD0 = 0x69
MPU6050 mpu;

#define OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL

// раскомментируйте "OUTPUT_READABLE_REALACCEL", если хотите увидеть ускорение
// компоненты с удаленной гравитацией. Эта система отсчета ускорения
// ориентация не компенсируется, поэтому +X всегда равно +X в соответствии с
// датчик, только без эффектов гравитации. Если вы хотите ускорить
// компенсируем ориентацию, вместо этого используем OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL.
//#определить OUTPUT_READABLE_REALACCEL

// раскомментируйте "OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL", если хотите увидеть ускорение
// компоненты с удаленной гравитацией и скорректированные для мировой системы координат
// эталон (рыскание относительно начальной ориентации, так как нет магнитометра).
// присутствует в этом случае). Может быть очень удобно в некоторых случаях.
//#определить OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL

// раскомментируйте "OUTPUT_TEAPOT", если вы хотите, чтобы вывод соответствовал
// формат, используемый для демонстрации чайника InvenSense
//#определить OUTPUT_TEAPOT

#define INTERRUPT_PIN 2  // использовать контакт 2 на Arduino Uno & большинство плат
#define LED_PIN 13 // (Arduino — 13, Teensy — 11, Teensy++ — 6)
bool blinkState = false;

// переменные управления/состояния MPU
bool dmpReady = false;  // устанавливаем true, если инициализация DMP прошла успешно
uint8_t mpuIntStatus;   // содержит фактический байт состояния прерывания от MPU
uint8_t devStatus;      // возвращаем статус после каждой операции с устройством (0 = успех, !0 = ошибка)
uint16_t packetSize;    // ожидаемый размер пакета DMP (по умолчанию 42 байта)
uint16_t fifoCount;     // подсчет всех байтов в настоящее время в FIFO
uint8_t fifoBuffer[64]; // Буфер хранения FIFO

// переменные ориентации/движения
Quaternion q;           // [w, x, y, z] контейнер кватернионов
VectorInt16 aa;         // [x, y, z] измерения датчика ускорения
VectorInt16 aaReal;     // [x, y, z] измерения датчика ускорения без гравитации
VectorInt16 aaWorld;    // [x, y, z] измерения датчика ускорения мирового кадра
VectorFloat gravity;    // [x, y, z] вектор гравитации
float euler[3];         // [пси, тета, фи] Контейнер угла Эйлера
float ypr[3];           // [рыскание, тангаж, крен] контейнер рыскания/тангажа/крена и вектор гравитации

// структура пакета для демонстрации чайника InvenSense
uint8_t teapotPacket[14] = { '$', 0x02, 0,0, 0,0, 0,0, 0,0, 0x00, 0x00, '\r', '\n' };



// =============================================== ================
// === ПРОЦЕДУРА ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЕРЫВАНИЯ ===
// =============================================== ================

volatile bool mpuInterrupt = false;     // указывает, перешел ли вывод прерывания MPU в высокий уровень
void dmpDataReady() {
    mpuInterrupt = true;
}
#endif

на вкладке дискретного обновления я реализовал следующий код:

if (xD[0]!=1){    
#ifndef MATLAB_MEX_FILE
       // подключаемся к шине I2C (библиотека I2Cdev не делает этого автоматически)
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
        Wire.begin();
        Wire.setClock(400000); // Часы I2C 400 кГц. Прокомментируйте эту строку, если у вас возникли трудности с компиляцией
    #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE
        Fastwire::setup(400, true);
    #endif

    // инициализируем последовательную связь
    // (выбрано значение 115200, поскольку оно требуется для вывода Teapot Demo, но это
    // на ваше усмотрение в зависимости от вашего проекта)
    Serial2.begin(115200);
// пока (!Серийный); // ожидание перечисления Leonardo, остальные продолжают работу немедленно

    // ПРИМЕЧАНИЕ. Хост-процессоры с тактовой частотой 8 МГц или более медленные, такие как Teensy @ 3.3v или Ardunio.
    // Pro Mini, работающий от 3,3 В, не может надежно обрабатывать эту скорость передачи данных из-за
    // время передачи слишком не совпадает с тактами процессора. Вы должны использовать
    // 38400 или медленнее в этих случаях, или использовать какой-то внешний отдельный
    // кристальное решение для таймера UART.

    // инициализируем устройство
    Serial2.println(F("Initializing I2C devices..."));
    mpu.initialize();
    pinMode(INTERRUPT_PIN, INPUT);
    // проверяем соединение
    Serial2.println(F("Testing device connections..."));
    Serial2.println(mpu.testConnection() ? F("MPU6050 connection successful") : F("MPU6050 connection failed"));

    // ждем готовности
   // Serial2.println(F("\nОтправьте любой символ, чтобы начать программирование и демонстрацию DMP: "));
   // пока (Serial2.available() && Serial2.read()); // пустой буфер
   // пока (!Serial2.доступно()); // ждем данных
   // пока (Serial2.available() && Serial2.read()); // снова пустой буфер

    // загрузить и настроить DMP
    Serial2.println(F("Initializing DMP..."));
    devStatus = mpu.dmpInitialize();

    // укажите здесь собственные смещения гироскопа, масштабированные для минимальной чувствительности
    mpu.setXGyroOffset(220);
    mpu.setYGyroOffset(76);
    mpu.setZGyroOffset(-85);
    mpu.setZAccelOffset(1788); // 1688 по умолчанию для моего тестового чипа

    // убедиться, что это сработало (возвращает 0, если это так)
    if (devStatus == 0) {
        // включаем DMP, теперь, когда он готов
        Serial2.println(F("Enabling DMP..."));
        mpu.setDMPEnabled(true);
        // включить обнаружение прерываний Arduino
        Serial2.println(F("Enabling interrupt detection (Arduino external interrupt 0)..."));
        attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(INTERRUPT_PIN), dmpDataReady, RISING);
        mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();
        // устанавливаем наш флаг готовности DMP, чтобы основная функция loop() знала, что ее можно использовать
        Serial2.println(F("DMP ready! Waiting for first interrupt..."));
        dmpReady = true;

        // получаем ожидаемый размер пакета DMP для последующего сравнения
        packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize();
    } else {
        // ОШИБКА!
        // 1 = первоначальная загрузка памяти не удалась
        // 2 = не удалось обновить конфигурацию DMP
        // (если он сломается, обычно код будет 1)
        Serial2.print(F("DMP Initialization failed (code "));
        Serial2.print(devStatus);
        Serial2.println(F(")"));
    }       
    #endif 

  xD[0]=1;
 }

и на вкладке вывода я реализовал этот код:

if (xD[0]==1){
    #ifndef MATLAB_MEX_FILE
// если программирование не удалось, не пытайтесь ничего сделать
    if (!dmpReady) {               
        return;
    }

    // ждем прерывания MPU или доступных дополнительных пакетов
    while (!mpuInterrupt && fifoCount < packetSize) {
        // здесь другие сведения о поведении программы
        // .
        // .
        // .
        // если вы действительно параноик, вы можете часто тестировать между другими
        // что-то, чтобы проверить, истинно ли значение mpuInterrupt, и если да, то "break;" от
        // цикл while() для немедленной обработки данных MPU
        // .
        // .
        // .
    }

    // сброс флага прерывания и получение байта INT_STATUS
    mpuInterrupt = false;
    mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();

    // получаем текущий счетчик FIFO
    fifoCount = mpu.getFIFOCount();
    // проверка на переполнение (это никогда не должно происходить, если только наш код не слишком неэффективен)
    if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) {
        // сбрасываем, чтобы мы могли продолжить работу без ошибок
        mpu.resetFIFO();        
        // в противном случае проверьте прерывание готовности данных DMP (это должно происходить часто)
    } else if (mpuIntStatus & 0x02) {
        // ожидание правильной доступной длины данных, должно быть ОЧЕНЬ короткое ожидание
        while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount();       
        // читаем пакет из FIFO
        mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize);

        // отслеживаем количество FIFO здесь, если есть > 1 пакет в наличии
        // (это позволяет нам сразу читать больше, не дожидаясь прерывания)
        fifoCount -= packetSize;

#ifdef OUTPUT_READABLE_QUATERNION
        // отображаем значения кватернионов в простой матричной форме: wxyz
        mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
        // Serial.print("quat\t");
        // Serial.print(qw);
        // Serial.print("\t");
        // Serial.print(qx);
        // Serial.print("\t");
        // Serial.print(qy);
        // Serial.print("\t");
        // Serial.println(qz);
#endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_EULER
        // отображаем углы Эйлера в градусах
// mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
// mpu.dmpGetEuler(euler, &q);
// Serial.print("euler\t");
// Serial.print(euler[0] * 180/M_PI);
// Serial.print("\t");
// Serial.print(euler[1] * 180/M_PI);
// Serial.print("\t");
// Serial.println(euler[2] * 180/M_PI);
#endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL
        // отображаем углы Эйлера в градусах
        mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
        mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
        mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);
        *roll = ypr[0] * 180/M_PI;
        *pitch = ypr[1] * 180/M_PI;
        *yaw = ypr[2] * 180/M_PI;
        Serial2.print("ypr\t");
        Serial2.print(ypr[0] * 180/M_PI);
        Serial2.print("\t");
        Serial2.print(ypr[1] * 180/M_PI);
        Serial2.print("\t");
        Serial2.println(ypr[2] * 180/M_PI);
#endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_REALACCEL
        // отображаем реальное ускорение, скорректированное для устранения гравитации
        mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
        mpu.dmpGetAccel(&aa, fifoBuffer);
        mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
        mpu.dmpGetLinearAccel(&aaReal, &aa, &gravity);
        // Serial.print("площадь\t");
        // Serial.print(aaReal.x);
        // Serial.print("\t");
        // Serial.print(aaReal.y);
        // Serial.print("\t");
        // Serial.println(aaReal.z);
#endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL
        // отображаем начальное ускорение мировой рамки, скорректированное для устранения гравитации
        // и поворачивается на основе известной ориентации из кватерниона
        mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
        mpu.dmpGetAccel(&aa, fifoBuffer);
        mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
        mpu.dmpGetLinearAccel(&aaReal, &aa, &gravity);
        mpu.dmpGetLinearAccelInWorld(&aaWorld, &aaReal, &q);
        // Serial.print("aworld\t");
        // Serial.print(aaWorld.x);
        // Serial.print("\t");
        // Serial.print(aaWorld.y);
        // Serial.print("\t");
        // Serial.println(aaWorld.z);
#endif

#ifdef OUTPUT_TEAPOT
        // отображение значений кватерниона в демонстрационном формате InvenSense Teapot:
        teapotPacket[2] = fifoBuffer[0];
        teapotPacket[3] = fifoBuffer[1];
        teapotPacket[4] = fifoBuffer[4];
        teapotPacket[5] = fifoBuffer[5];
        teapotPacket[6] = fifoBuffer[8];
        teapotPacket[7] = fifoBuffer[9];
        teapotPacket[8] = fifoBuffer[12];
        teapotPacket[9] = fifoBuffer[13];
        Serial.write(teapotPacket, 14);
        teapotPacket[11]++; // packetCount, специально зацикливается на 0xFF
#endif

        // мигать светодиодом для индикации активности
        // blinkState = !blinkState;
        // digitalWrite(LED_PIN, blinkState);
    }

#endif   
}

Я использую дискретный решатель с фиксированным шагом.

Я успешно построил S-функцию, а затем и модель. Когда я запускаю симуляцию во внешнем режиме с помощью Arduino mega, в выходных необработанных данных, углах тангажа и крена появляются скачки и сбои, как показано в Однако, когда я построил тот же код через Arduino IDE и мониторить данные на серийном плоттере нет глюков и скачков по углам. Я также изменил скорость передачи данных на 115200, решатель на автоматический и время расчета s-функции, но проблема остается. Любая помощь будет оценена по достоинству! Заранее спасибо!