コマンド ラインでの単精度の C コードの生成

この例では、単精度の C コードを倍精度の MATLAB® コードからコマンド ラインで生成する方法について示します。

前提条件

この例を実行するには、次の製品をインストールします。

コード ファイルの作成

  1. ローカルの書き込み可能なフォルダーに、関数 ex_2ndOrder_filter.m を作成します。

    function y = ex_2ndOrder_filter(x) %#codegen
  persistent z
  if isempty(z)
      z = zeros(2,1);
  end
  % [b,a] = butter(2, 0.25)
  b = [0.0976310729378175,  0.195262145875635,  0.0976310729378175];
  a = [1, -0.942809041582063,  0.3333333333333333];

 
  y = zeros(size(x));
  for i = 1:length(x)
      y(i) = b(1)*x(i) + z(1);
      z(1) = b(2)*x(i) + z(2) - a(2) * y(i);
      z(2) = b(3)*x(i)        - a(3) * y(i);
  end
end

  2. テスト ファイル ex_2ndOrder_filter_test.m を作成して ex_2ndOrder_filter アルゴリズムの演習を行います。

    次のような事前処理と事後処理を行うテスト スクリプトを個別に作成することをお勧めします。

    • 入力値の設定

    • テストする関数の呼び出し

    • テスト結果の出力

    意図したシステムの動作範囲全体をカバーするため、このテスト スクリプトは関数 ex_2ndOrder_filter を 3 つの入力信号、チャープ、ステップ、インパルスを使用して実行します。次に、スクリプトは出力をプロットします。

    % ex_2ndOrder_filter_test
%
% Define representative inputs
N = 256;                   % Number of points
t = linspace(0,1,N);       % Time vector from 0 to 1 second
f1 = N/2;                  % Target frequency of chirp set to Nyquist
x_chirp = sin(pi*f1*t.^2); % Linear chirp from 0 to Fs/2 Hz in 1 second
x_step = ones(1,N);        % Step
x_impulse = zeros(1,N);    % Impulse
x_impulse(1) = 1;

% Run the function under test
x = [x_chirp;x_step;x_impulse];
y = zeros(size(x));
for i = 1:size(x,1)
  y(i,:) = ex_2ndOrder_filter(x(i,:));
end

% Plot the results
titles = {'Chirp','Step','Impulse'}
clf
for i = 1:size(x,1)
  subplot(size(x,1),1,i)
  plot(t,x(i,:),t,y(i,:))
  title(titles{i})
  legend('Input','Output')
end
xlabel('Time (s)')
figure(gcf)

disp('Test complete.')

入力引数の型の決定

入力引数 x の型を決定するには、coder.getArgTypes を使用してテスト ファイル ex_2ndOrder_filter_test.m を実行します。

types = coder.getArgTypes('ex_2ndOrder_filter_test', 'ex_2ndOrder_filter');

テスト ファイルが実行され、各入力信号のフィルターの出力が表示されます。coder.getArgTypes は x の入力型を 1 行 256 列の double とすることを決定します。

単精度の MEX を生成して実行し、数値的動作を検証

  1. 単精度の C コードを生成する前に、生成された単精度コードの動作の検証に使用できる単精度の MEX 関数を生成します。単精度の MEX コードが必要であることを示すには、-singleC オプションを使用します。 

    codegen -singleC ex_2ndOrder_filter -args types -report

    MEX の生成中に、コード ジェネレーターによって単精度変換の問題が検出されます。C/C++ コードを生成する前に、この問題を解決します。この例には単精度変換の問題はありません。

    生成された MEX は単精度と倍精度の入力を受け入れます。同じテスト ファイルを使用して、倍精度の MATLAB 関数と単精度の MEX 関数を実行できます。単精度の MEX 関数を呼び出すためにテスト ファイルを変更する必要はありません。

  2. テスト ファイル ex_2ndOrder_filter_test.m を実行します。このファイルは倍精度の MATLAB 関数 ex_2ndOrder_filter.m を呼び出します。

    ex_2ndOrder_filter_test

  3. テスト ファイルが実行され、各入力信号のフィルターの出力が表示されます。

  4. 倍精度の関数 ex_2ndOrder_filter の呼び出しを単精度の関数 ex_2ndOrder_filter_mex の呼び出しで置き換えてテスト ファイル ex_2ndOrder_filter_test を実行します。 

    coder.runTest('ex_2ndOrder_filter_test', 'ex_2ndOrder_filter')

  5. テスト ファイルが実行され、各入力信号のフィルターの出力が表示されます。単精度の MEX 関数は倍精度の MATLAB 関数と同じ結果を生成します。

単精度の C コードの生成

  1. C のスタティック ライブラリ、ダイナミック ライブラリまたは実行可能ファイルを生成するためのコード構成オブジェクトを作成します。

    cfg = coder.config('lib');

  2. 単精度の C コードを生成するには、-singleC オプションを使用して codegen を呼び出します。コード生成レポートの生成を有効にします。

    codegen -config cfg -singleC ex_2ndOrder_filter -args {types{1}} -report

生成された単精度の C コードの表示

C コード生成についてのコード生成レポートを表示するには、[レポートの表示] リンクをクリックします。

[生成されるコード] ペインで、ex_2ndOrder_filter.c をクリックします。

  • 倍精度変数は C コード内に float 型をもちます。

  • インデックス i は整数です。

潜在的なデータ型の問題の表示

単精度コードを生成する場合、codegen を使用して潜在的なデータ型の問題をコード生成レポートで強調表示できます。codegen で倍精度演算を削除できない場合、演算を行う MATLAB 式がレポートで強調表示されます。

[コードの洞察] タブをクリックします。[潜在的なデータ型の問題] を展開します。倍精度演算がないということは、倍精度演算が残っていないことを示します。

参考

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トピック