MATLAB Coder アプリを使用した単精度の C コードの生成

この例では、MATLAB^® Coder™ アプリを使用して倍精度の MATLAB コードから単精度の C コードを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。

MATLAB
MATLAB Coder
Fixed-Point Designer™
C コンパイラ
サポートされるコンパイラを参照してください。
mex -setup を使用して既定のコンパイラを変更できます。既定のコンパイラの変更を参照してください。

コードファイルの作成

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

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.')

MATLAB Coder アプリを開く

この例で使用するファイルを含む作業フォルダーに移動します。
MATLAB ツールストリップの [アプリ] タブの [コード生成] の下で、アプリアイコンをクリックします。

ソースファイルの選択

プロジェクトにエントリポイント関数 ex_2ndOrder_filter を追加するために、ファイル ex_2ndOrder_filter.m を探して [開く] をクリックします。既定では、アプリはこのプロジェクトの情報および設定を現在のフォルダーの ex_2ndOrder_filter.prj というファイルに保存します。

単精度変換の有効化

[数値変換] を [単精度に変換] に設定します。
[次へ] をクリックして [入力の型を定義] ステップに進みます。
ex_2ndOrder_filter.m のコード違反およびコード生成の準備状態の問題が検査されます。ex_2ndOrder_filter.m には問題は検出されません。

入力の型の定義

[入力の型を定義] ページで、ex_2ndOrder_filter_test をテストファイルとして追加するために ex_2ndOrder_filter_test を参照します。[開く] をクリックします。
[入力の型の自動定義] をクリックします。
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。アプリは x の入力の型が double(1x256) であると判断します。
[次へ] をクリックして [実行時の問題の確認] ステップに進みます。

実行時の問題の確認

単精度変換の問題を検出および修正するには、[実行時の問題の確認] ステップを実行します。

[実行時の問題の確認] ページでは、入力の型を定義するために使用したテストファイル ex_2ndOrder_filter_test が、アプリによってテストファイルのフィールドに入力されます。
[問題の確認] をクリックします。
アプリは ex_2ndOrder_filter から単精度の MEX 関数を生成します。ex_2ndOrder_filter の呼び出しを生成された MEX 関数の呼び出しで置き換えたうえで、テストファイル ex_2ndOrder_filter_test が実行されます。アプリが問題を検出した場合には警告およびエラーメッセージが出力されます。メッセージをクリックするとウィンドウ内の問題のあるコードが強調表示され、ここでコードを編集できます。この例ではアプリは問題を検出しません。
[次へ] をクリックして [コード生成] ページに移動します。

単精度の C コードの生成

[生成] ダイアログボックスで、[ビルドタイプ] を [スタティックライブラリ] に設定します。
[言語] を [C] に設定します。
その他の設定については、既定値を使用します。
コードを生成するには、[生成] をクリックします。
MATLAB Coder はプロジェクトをビルドし、C スタティックライブラリとサポートファイルを既定のサブフォルダー codegen/lib/ex_2ndOrder_filter に生成します。

生成された C コードの表示

ex_2ndOrder_filter.c に対する生成コードが表示されます。

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、アプリ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。アプリ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。

[レポートの表示] リンクをクリックして、コード生成レポートを開きます。

[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。