MATLAB Function ブロックからの生成コード内のマルチスレッド FFTW 計画の同期

この例では、MATLAB Function ブロックからの生成コード内の FFTW ライブラリ呼び出しについて、FFTW 計画プロセスへのマルチスレッドアクセスを同期するコードを生成する方法を示します。

次の条件のすべてが満たされている場合、コードジェネレーターは FFTW ライブラリ呼び出しを作成します。

MATLAB Function ブロックが、fft、fft2、fftn、ifft、ifft2、または ifftn のいずれかの関数を呼び出す。
MATLAB Function ブロックを含むモデルの C/C++ コードを生成する。
FFTW ライブラリのインストール (Version 3.2 以上) にアクセスできる。
coder.fftw.StandaloneFFTW3Interface から派生する FFT ライブラリコールバッククラスで FFTW ライブラリインストールを指定している。
[カスタム FFT ライブラリのコールバック] コンフィギュレーションパラメーターをコールバッククラスの名前に設定している。

FFTW 呼び出しを含むコードを複数のスレッドで実行される外部コードに統合する場合は、FFTW 計画プロセスへの同時アクセスを回避しなければなりません。FFT ライブラリコールバッククラスで、lock メソッドと unlock メソッドを実装します。また、ロックまたはミューテックスを管理する C コードを提供しなければなりません。OpenMP、pthreads および C++ 標準ライブラリ (C++ 11 以降) などの多くのライブラリではロックが提供されています。次の例では、lock メソッドと unlock メソッドの実装方法を示し、サポート C コードを提供します。ロックを管理するために、この例では OpenMP ライブラリを使用します。

前提条件

開始する前に、MATLAB Function ブロックの高速フーリエ変換に対して FFTW ライブラリ呼び出しを生成する基本ワークフローについては、MATLAB Function ブロックからの生成コード内の高速フーリエ変換の高速化を参照してください。

以下が必要です。

インストールされている FFTW ライブラリへのアクセス。
OpenMP ライブラリをサポートするコンパイラ。pthreads などの別のライブラリを使用するには、サポートされる C コードを適宜変更します。

FFT 関数を呼び出す MATLAB Function ブロックを使用するモデルの作成

Simulink^® モデルを作成し、それに MATLAB Function ブロックを追加します。

次のコードを MATLAB Function ブロックに追加します。

function y  = mycustomfft()

t = 0:1/50:10-1/50;
x = sin(2*pi*15*t) + sin(2*pi*20*t);
y = fft(x);
for k = 1:100
    y = y + ifft(x+k);
end

outport ブロックを追加して MATLAB Function ブロックに接続します。

サポート C コードの記述

ロックを初期化、設定、設定解除する C 関数を記述します。この例では、ロックを管理するために OpenMP ライブラリを使用します。ライブラリが異なる場合は、それに応じてコードを変更してください。

次の C コードを含むファイル mylock.c を作成します。

#include "mylock.h"
#include "omp.h"

static omp_nest_lock_t lockVar;

void mylock_initialize(void)
{
    omp_init_nest_lock(&lockVar);
}

void mylock(void)
{
    omp_set_nest_lock(&lockVar);
}

void myunlock(void)
{
    omp_unset_nest_lock(&lockVar);
}

次を含むヘッダーファイル mylock.h を作成します。

#ifndef MYLOCK_H
#define MYLOCK_H

 void mylock_initialize(void);
 void mylock(void);
 void myunlock(void);

#endif

FFT ライブラリコールバッククラスの作成

次のような FFT コールバッククラス myfftcb を記述します。

FFTW ライブラリを指定する。
サポートする C コードを呼び出して FFTW 計画へのアクセスを制御する lock メソッドと unlock メソッドを実装する。

このクラスをテンプレートとして使用します。fftwLocation を FFTW ライブラリのインストール場所で置き換えます。

classdef myfftcb < coder.fftw.StandaloneFFTW3Interface
    
    methods (Static)
        function th = getNumThreads
            coder.inline('always');
            th = int32(coder.const(1));
        end
        
        function lock()
            coder.cinclude('mylock.h', 'InAllSourceFiles', true);
            coder.inline('always');
            coder.ceval('mylock');
        end
        
        function unlock()
            coder.cinclude('mylock.h', 'InAllSourceFiles', true);
            coder.inline('always');
            coder.ceval('myunlock');
        end
        
        function updateBuildInfo(buildInfo, ctx)
            fftwLocation = '\usr\lib\fftw';
            includePath = fullfile(fftwLocation, 'include');
            buildInfo.addIncludePaths(includePath);
            libPath = fullfile(fftwLocation, 'lib');
            
            %Double
            libName1 = 'libfftw3-3';
            [~, libExt] = ctx.getStdLibInfo();
            libName1 = [libName1 libExt];
            addLinkObjects(buildInfo, libName1, libPath, 1000, true, true);
            
            %Single
            libName2 = 'libfftw3f-3';
            [~, libExt] = ctx.getStdLibInfo();
            libName2 = [libName2 libExt];
            addLinkObjects(buildInfo, libName2, libPath, 1000, true, true);
            
        end
    end
end

コード生成パラメーターの設定とモデルの作成

lock メソッドと unlock メソッドで呼び出される FFTW コールバッククラスと C コードを使用するようコード生成を設定します。初期化コードで mylock_initialize の呼び出しを生成するようにコード生成を設定します。
[コンフィギュレーションパラメーター] ダイアログボックスで、以下の操作を実行します。
- [カスタム FFT ライブラリのコールバック] を myfftcb に設定する。
- [コード生成]、[カスタムコード] の [追加のビルド情報] で、[ソースファイル] を mylock.c に設定する。
- [コード生成]、[カスタムコード] の [生成時に挿入するカスタム C コード] で、[初期化関数] を mylock_initialize(); に設定する。
モデルを作成します。

参考

coder.fftw.StandaloneFFTW3Interface

外部の Web サイト

www.fftw.org