MATLAB Function ブロックを使用した固定小数点 FIR コードの生成

MATLAB Function ブロックのプログラム

以下の例では、固定小数点のローパス直接型 FIR フィルターを Simulink^® で作成する方法を説明します。FIR フィルターを作成するには、Fixed-Point Designer™ ソフトウェアと MATLAB Function ブロックを使用します。この例では、以下に示す手順で次のタスクを実行します。

新しいモデルに MATLAB Function ブロックを配置します。このブロックは Simulink User-Defined Functions ライブラリにあります。
cgen_fi としてモデルを保存します。

モデル内で MATLAB Function ブロックをダブルクリックして、MATLAB Function ブロックエディターを開きます。コメントも含めて、次の MATLAB^® コードをエディターに入力するか、コピーして貼り付けます。

function [yout,zf] = dffirdemo(b, x, zi) %#codegen
%codegen_fi doc model example
%Initialize the output signal yout and the final conditions zf
Ty = numerictype(1,12,8);
yout = fi(zeros(size(x)),'numerictype',Ty);
zf = zi;

% FIR filter code
for k=1:length(x);
  % Update the states: z = [x(k);z(1:end-1)]  
  zf(:) = [x(k);zf(1:end-1)];
  % Form the output: y(k) = b*z
  yout(k) = b*zf;
end

% Plot the outputs only in simulation.
% This does not generate C code.
figure;
subplot(211);plot(x); title('Noisy Signal');grid;
subplot(212);plot(yout); title('Filtered Signal');grid;

入力の準備

MATLAB コマンドラインで次のコードを入力し、フィルターの係数 b、ノイズ x、および初期条件 zi を定義します。

b=fidemo.fi_fir_coefficients;
load mtlb
x = mtlb;
n = length(x);
noise = sin(2*pi*2140*(0:n-1)'./Fs);
x = x + noise;
zi = zeros(length(b),1);

モデルの作成

モデルにブロックを追加して次のシステムを作成します。
モデルのブロックパラメーターをこれらの固定小数点 FIR コードの例のパラメーター値に設定します。
[モデル化] タブで、[モデル設定] をクリックします。次の構成パラメーターを設定します。
パラメーター値
終了時間 0
種類 固定ステップ
ソルバー 離散 (連続状態なし)
[適用] をクリックして、変更を保存します。

パラメーター	値
終了時間	`0`
種類	`固定ステップ`
ソルバー	`離散 (連続状態なし)`

モデルエクスプローラーを使用した fimath オブジェクトの定義

モデルに対応するモデルエクスプローラーツールを開きます。
[モデルの階層構造] ペインで、[cgen_fi]、[MATLAB Function] ノードをクリックします。モデルエクスプローラーの [ダイアログ] ペインに MATLAB Function ブロックのダイアログボックスが表示されます。
MATLAB Function ブロックのダイアログボックスで、[MATLAB Function ブロックの fimath] パラメーターに [それ以外を指定] を選択します。その後、エディットボックスで以下の fimath オブジェクトを作成できます。
```
fimath('RoundingMethod','Floor','OverflowAction','Wrap',...
    'ProductMode','KeepLSB','ProductWordLength',32,...
    'SumMode','KeepLSB','SumWordLength',32)
```
ここで定義する fimath オブジェクトは、ブロック内で作成する fi オブジェクトと、 MATLAB Function ブロックへの固定小数点入力と関連付けられます。
[MATLAB Function ブロックの fimath] に [それ以外を指定] を選択すると、指定した fimath プロパティを常にモデルで使用できるようになります。

シミュレーションの実行

モデルを選択し Ctrl + T キーを押してシミュレーションを実行します。シミュレーションの実行中、MATLAB コマンドラインに情報が出力されます。ノイズを含んだ信号とフィルター処理された信号のプロットが表示されます。
次に、モデルを選択し Ctrl + B キーを押して、モデルに組み込み可能な C コードを作成します。コードの作成中、MATLAB コマンドラインに情報が出力されます。現在の作業フォルダーに coder_fi_grt_rtw という名前のフォルダーが作成されます。
coder_fi_grt_rtw > cgen_fi.c へ移動します。このファイルにはモデルから生成されたコードがあります。コード内で次のコメントを検索します。
```
/* codegen_fi doc model example */
```
この検索で、MATLAB Function ブロックで生成されたコードの開始セクションを見つけることができます。