ドキュメンテーション

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シミュレーション範囲に基づくデータ型の推奨

この例では、固定小数点コンバーター アプリを使用してシミュレーション範囲データに基づいて固定小数点データ型を推奨する方法を示します。

必要条件

この例には次の製品が必要です。

新規フォルダーの作成と関連ファイルのコピー

  1. ローカルの作業フォルダー (例: c:\ex_2ndOrder_filter) を作成します。

  2. docroot\toolbox\fixpoint\examples フォルダーに移動します。MATLAB コマンド ラインで以下のように入力します。

    cd(fullfile(docroot, 'toolbox', 'fixpoint', 'examples')) 

  3. ex_2ndOrder_filter.m および ex_2ndOrder_filter_test.m ファイルをローカル作業フォルダーにコピーします。

    次のような事前処理と事後処理を行う別のテスト スクリプトを作成することをお勧めします。

    • 入力の読み込み

    • 入力値の設定

    • テスト結果の出力

    テスト ファイルの作成を参照してください。

    タイプ名前説明
    関数のコードex_2ndOrder_filter.mMATLAB のエントリポイント関数
    テスト ファイルex_2ndOrder_filter_test.mex_2ndOrder_filter.m をテストする MATLAB スクリプト

 関数 ex_2ndOrder_filter

 ex_2ndOrder_filter_test スクリプト

固定小数点コンバーター アプリを開く

  1. 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。

  2. 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

  1. 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。

  2. [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固定小数点変換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

  1. [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 を参照して [開く] をクリックします。

  2. [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。

    アプリはテスト ファイルから、x の入力型を double(1x256) とすることを決定します。

  3. [次へ] をクリックして [固定小数点に変換] ステップに進みます。

固定小数点への変換

  1. エントリポイント MATLAB 関数用にインストルメント化された MEX 関数がアプリによって生成されます。コードに含まれる変数についてコンパイルされた情報 (データ型、サイズ、実数/複素数) が表示されます。変数情報の表示と変更を参照してください。

    [関数の置き換え] タブに、固定小数点の変換に対応していない関数が表示されます。シミュレーションの実行を参照してください。

  2. [解析] 矢印 をクリックします。[シミュレーションを使用した範囲の解析] が選択されていることと、テスト ベンチ ファイルが ex_2ndOrder_filter_test であることを確認します。テスト ファイルを追加して、シミュレーション中に 1 つを超えるテスト ファイルを実行することも選択できます。複数のテスト ファイルを実行する場合、シミュレーションの結果はアプリによってマージされます。

  3. [ヒストグラム データを記録] を選択します。

    既定では、[コード カバレッジを表示] オプションが選択されています。このオプションを指定すると、テスト ファイルが目的の動作範囲でアルゴリズムをテストしていることを確認する際に役立つコード カバレッジ情報が表示されます。

  4. [解析] をクリックします。

    シミュレーションが実行され、MATLAB コードの左側に色分けされたコード カバレッジ バーが表示されます。この情報を確認して、テスト ファイルがアルゴリズムを適切にテストしていることを確認します。コードの左側にある濃い緑のバーは、アルゴリズムを実行するたびにコードが実行されることを示します。オレンジのバーは、横にあるコードが 1 回のみ実行されることを示します。このコードは永続変数を初期化するため、これはこの例の期待される動作です。テスト ファイルがすべてのコードをカバーしない場合は、テストを更新するかさらにテスト ファイルを追加します。

    値の横に ... が付いている場合、その値は丸められています。... の上で一時停止すると、実際の値が表示されます。

    [変数] タブにシミュレーションの最小範囲と最大範囲が表示されます。ソフトウェアは、シミュレーション範囲のデータを使用し、既定の型推奨の設定に基づき固定小数点の型を変数ごとに推奨し、[推奨された型] 列に表示します。[変換] オプションが有効になります。

    メモ

    静的範囲を手動で入力できます。手動で入力した範囲はシミュレーション範囲よりも優先されます。アプリは、手動で入力した範囲を使用してデータ型を推奨します。推奨された型を変更およびロックすることもできます。

  5. 推奨された型を検証して、これらの型がシミュレーション範囲全体をカバーしていることを確認します。ある変数の記録済みのヒストグラム データを表示するには、変数の [推奨された型] フィールドをクリックします。

    推奨されたデータ型を変更するには、必要な型を [推奨された型] フィールドに入力するか、ヒストグラムのコントロールを使用します。ヒストグラムの詳細は、ヒストグラムのデータの記録を参照してください。

  6. 浮動小数点アルゴリズムを固定小数点に変換するには、[変換] をクリックします。

    固定小数点の変換プロセスでは、推奨された型がソフトウェアによって検証され、ローカル作業フォルダー内の codegen\ex_2ndOrder_filter\fixpt フォルダーに次のファイルが生成されます。

    • ex_2ndOrder_filter_fixpt.mex_2ndOrder_filter.m の固定小数点バージョン。

    • ex_2ndOrder_filter_wrapper_fixpt.m — このファイルは、テスト ファイルにより入力された浮動小数点データ値を、変換時に入力用に指定された固定小数点型に変換します。これらの固定小数点値は、変換後の固定小数点設計 ex_2ndOrder_filter_fixpt.m に反映されます。

    • ex_2ndOrder_filter_fixpt_report.html — このレポートは、生成された固定小数点コードと固定小数点の計測結果を表示します。

    • ex_2ndOrder_filter_report.html — このレポートは、元のアルゴリズムと固定小数点の計測結果を表示します。

    • ex_2ndOrder_filter_fixpt_args.mat — 入力引数用の構造体、出力引数用の構造体および固定小数点ファイルの名前を含む MAT ファイル。

    検証中にエラーまたは警告が発生した場合、それらは [出力] タブに表示されます。型の検証を参照してください。

  7. [出力ファイル] リストで、ex_2ndOrder_filter_fixpt.m を選択します。生成された固定小数点コードがアプリによって表示されます。

  8. [テスト] 矢印 をクリックします。[比較プロット用の入力と出力を記録] を選択し、[テスト] をクリックします。

    固定小数点の MATLAB コードをテストするために、入力の型の定義に使用したテスト ファイルが実行されます。オプションでテスト ファイルを追加し、数値のテスト用に 1 つを超えるテスト ファイルを実行することを選択できます。浮動小数点と固定小数点の両方のシミュレーションが実行され、出力変数 y の誤差が計算されます。比較プロット用に入力と出力のログを作成するように選択しているため、入力と出力ごとにプロットが 1 つ生成されます。アプリはこれらのプロットを 1 つの Figure ウィンドウにドッキングします。

    アプリはまた、[検証の出力] タブにエラー情報も報告します。最大誤差は 0.03% 未満です。この例では、この誤差は許容可能です。

    誤差が許容可能でない場合は、固定小数点データ型または元のアルゴリズムを変更します。詳細は、数値のテストを参照してください。

  9. [検証の出力] タブに、生成された固定小数点コードおよび推奨された型情報を表示するレポートへのリンクが表示されます。

  10. [次へ] をクリックして [ワークフローの完了] ページに進みます。

    [ワークフローの完了] ページでは、プロジェクトのサマリーと生成された出力ファイルへのリンクが表示されます。

固定小数点コードの統合

固定小数点バージョンのコードをシステムレベルのシミュレーションに統合するために、MEX 関数を生成して固定小数点アルゴリズムを高速化します。元の MATLAB アルゴリズムの代わりにこの MEX 関数を呼び出します。

  1. ex_2ndOrder_filter_fixpt.m をローカル作業フォルダーにコピーします。

  2. ex_2ndOrder_filter_fixpt.m の MEX 関数を生成します。関数 get_fimathex_2ndOrder_filter_fixpt.m ファイルで確認して fimath を取得し、型推奨レポートを使用して入力 x の固定小数点データ型を取得します。

    fm = fimath('RoundingMethod', 'Floor', 'OverflowAction', 'Wrap', 'ProductMode', 'FullPrecision', 'MaxProductWordLength', 128, 'SumMode', 'FullPrecision', 'MaxSumWordLength', 128);
    fiaccel ex_2ndOrder_filter_fixpt -args {fi( 0, 1, 16, 14, fm )}

    fiaccel は現在のフォルダーに MEX 関数 ex_2ndOrder_filter_fixpt_mex を生成します。

  3. これで、元の MATLAB アルゴリズムの代わりにこの MEX 関数を呼び出すことができます。