原创 S-函数的基本概念

S-函数是系统函数(System Function)的简称，是指采用非图形化的方式(即计算机语言，区别于Simulink的系统模块)描述的一个功能块。用户可以采用MATLAB代码，C，C++，FORTRAM或Ada等语言编写S-函数。S-函数由一种特定的语法构成，用来描述并实现连续系统、离散系统以及复合系统等动态系统；S-函数能够接受来自Simulink求解器的相关信息，并对求解器发出的命令作出适当的响应，这种交互作用非常类似于Simulink系统模块与求解器的交互作用。一个结构体系完整的S-函数包含了描述动态系统所需的全部能力，所有其他的使用情况都是这个结构体系的特例。往往S-函数模块是整个Simulink动态系统的核心。

S-函数作为与其他语言相结合的接口，可以使用这个语言所提供的强大能力。例如，Matlab语言编写的S-函数可以充分利用MATLAB所提供的丰富资源，方便地调用各种工具箱函数和图形函数；使用C语言编写的S-函数可以实现对操作系统的访问，如实现与其他进程的通信和同步等。
用户可能会有如下的疑问：Simulink已经提供了大量的内置的系统模块，并且允许用户自定义模块，那么为何还要使用S-函数呢？诚然，对于大多数动态系统仿真分析语言，使用Simulink提供的模块即可实现，而无需使用S-函数。但是，当需要开发一个新的通用的模块作为一个独立的功能单元时，使用S-函数实现则是一种相当简便的方法。另外，由于S-函数可以使用多种语言编写，因此可以将已有的代码结合进来，而不需要在Simulink中重新实现算法，从而在某种程度上实现了代码移植。此外，在S-函数中使用文本方式输入公式、方程，非常适合复杂动态系统的数学描述，并且在仿真过程中可以对仿真进行更精确的控制。
简单的来说，用户可以从如下的几个角度来理解S-函数：

(1) S-函数为Simulink的“系统”函数。
(2)能够响应Simulink为求解器命令的函数。
(3)采用非图形化的方法实现一个动态系统。
(4)可以开发新的Simulink模块。
(5)可以与已有的代码相结合进行仿真。
(6)采用文本方式输入复杂的系统方程。
(7)扩展Simulink功能。M文件S-函数可以扩展图形能力，C MEX S-函数可以提供与操作系统的接口。
(8)S-函数的语法结构是为实现一个动态系统而设计的(默认用法)，其他S-函数的用法是默认用法的特例(如用于显示目的)。