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固定小数点信号処理

メモ

システム ツールボックス ソフトウェアにおける固定小数点サポートを最大限に活用するには、Fixed-Point Designer™ ソフトウェアをインストールしなければなりません。

固定小数点の機能

この製品の多くのブロックで固定小数点がサポートされるため、固定小数点演算を使用する信号処理システムを設計することができます。DSP System Toolbox™ ソフトウェアの固定小数点サポートには次が含まれます。

  • 符号付き 2 の補数および符号なし固定小数点データ型

  • 2 ~ 128 ビット語長のシミュレーション

  • 2 から long のサイズまでの語長の Simulink® Coder™ C コード生成ターゲット

  • オーバーフローの処理と丸め手法

  • Simulink Coder コード生成ソフトウェアを使用した、固定小数点組み込みプロセッサへの展開用 C コードの生成。生成されたコードは、組み込みターゲットでサポートされる、許可されているすべてのデータ型を使用し、すべての必要なシフト演算およびスケーリング演算を自動的に含みます。

固定小数点ハードウェアの利点

信号処理開発で、浮動小数点ハードウェアの代わりに固定小数点ハードウェアを使用する場合、利点とトレードオフの両方があります。多くの信号処理アプリケーションでは、低消費電力で費用効果の高い回路が必要となるため、固定小数点ハードウェアの使用が適しています。固定小数点ハードウェアはよりシンプルで小型化される傾向にあります。そのため、これらのユニットの消費電力は低く、浮動小数点回路よりも低コストで製造できます。

一般に、浮動小数点ハードウェアでは機能性と開発の容易さが求められることから、サイズが大きくなります。浮動小数点ハードウェアは実際値を正確に表現でき、ダイナミック レンジも大きいので、オーバーフローのリスク、量子化誤差およびスケーリングの必要性を減らすことができます。これに反して、低消費電力で安価なユニットを製造できる固定小数点ハードウェアは、ダイナミック レンジが小さいために上記のような問題が起きる可能性があります。したがって、固定小数点開発では、これらの要因によるマイナスの影響を最小限に抑えながら、低コストで小サイズのユニット、低消費電力、メモリ使用量の削減、リアルタイムの高速処理といった固定小数点ハードウェアの利点を活用しなければなりません。

システム ツールボックス ソフトウェアを使用した固定小数点設計の利点

固定小数点開発をハードウェアに実装する前にその選択肢をシミュレートすることにより、時間とコストを節約できます。システム ツールボックス ソフトウェアに付属している組み込みの固定小数点演算を使用すると、シミュレーション時間を短縮し、コードを自動的に生成することができます。

このソフトウェアを使用すると、異なる語長、スケーリング、オーバーフロー処理および丸め手法が選択された複数のシミュレーションを簡単に実行でき、ハードウェアに実装する前にさまざまな固定小数点設計の結果を確認することが可能です。したがって、実際にハードウェアに移行する前に、量子化誤差やオーバーフローなどの従来の固定小数点開発に見られるリスクをソフトウェアでシミュレートして緩和することができます。

システム ツールボックス ソフトウェアおよび Simulink Coder コード生成ソフトウェアを使用した固定小数点 C コード生成では、固定小数点プロセッサで実行可能なコードを生成できます。シミュレーションで選択するスケーリング、オーバーフロー処理および丸め手法のすべての設定は、生成されたコードで自動的に最適化されるため、手動でコードを最適化するために時間やコストをかける必要はありません。