Введение

Рабочий процесс преобразования из плавающей запятой в фиксированную запятую в HDL Coder™ включает следующие шаги:

Этот пример использует Фильтр Калмана, подходящий для генерации HDL-кода, чтобы проиллюстрировать некоторые ключевые аспекты рабочего процесса преобразования фиксированной точки, в частности шаги 2 и 3 в вышеупомянутом списке.

Проект MATLAB

Код MATLAB, используемый в этом примере, реализует простой Фильтр Калмана. Этот пример также содержит испытательный стенд MATLAB, который осуществляет фильтр.

Реализация фильтра Калмана, подходящая для генерации HDL-кода

design_name = 'mlhdlc_kalman_hdl';
testbench_name = 'mlhdlc_kalman_hdl_tb';

edit('mlhdlc_kalman_hdl')
edit('mlhdlc_kalman_hdl_tb')

Создайте новую папку и скопируйте соответствующие файлы

Выполните следующие строки кода, чтобы скопировать необходимые файлы в качестве примера во временную папку.

mlhdlc_demo_dir = fullfile(matlabroot, 'toolbox', 'hdlcoder', 'hdlcoderdemos', 'matlabhdlcoderdemos');
mlhdlc_temp_dir = [tempdir 'mlhdlc_flt2fix'];

% create a temporary folder and copy the MATLAB files
cd(tempdir);
[~, ~, ~] = rmdir(mlhdlc_temp_dir, 's');
mkdir(mlhdlc_temp_dir);
cd(mlhdlc_temp_dir);

copyfile(fullfile(mlhdlc_demo_dir, [design_name,'.m*']), mlhdlc_temp_dir);
copyfile(fullfile(mlhdlc_demo_dir, [testbench_name,'.m*']), mlhdlc_temp_dir);

Симулируйте проект

Симулируйте проект с испытательным стендом до генерации кода, чтобы убедиться, что нет никаких ошибок периода выполнения.

mlhdlc_kalman_hdl_tb

Running --------> mlhdlc_kalman_hdl_tb

Current plot held
Current plot released

Создайте новый проект HDL Coder

Чтобы создать новый проект, введите следующую команду:

  coder -hdlcoder -new flt2fix_project

Затем добавьте файл 'mlhdlc_kalman_hdl.m' в проект как функция MATLAB и 'mlhdlc_kalman_hdl_tb.m' как Испытательный стенд MATLAB.

Обратитесь к Началу работы с MATLAB к Рабочему процессу HDL для более полного примера при создании и заполнении проектов HDL Coder MATLAB.

Рабочий процесс генерации фиксированной точки

Выполните следующие задачи перед хождением дальше к шагу предложения по фиксированной точке:

Обратитесь к Преобразованию из плавающей запятой в фиксированную запятую для более полного примера на этих шагах.

Определите начальные типы фиксированной точки

После того, как оснащенная симуляция с плавающей точкой завершается, вы будете видеть, что 'Фиксированные точки предложены' на основе результатов симуляции.

На этом этапе преобразования предлагает фиксированные точки для каждой переменной в проекте на основе записанного min / макс. значений переменных с плавающей точкой и ввода данных пользователем.

На данном этапе для всех переменных, вы можете (ре) вычислять и делать предложение:

Выберите установку размера слова

Когда вы начиная с проекта с плавающей точкой и прохождения через преобразования из плавающей запятой в фиксированную запятую впервые, это - хорошая практика, чтобы запуститься путем определения установки 'Default Word Length' на основе самого большого динамического диапазона всех переменных в проекте.

В этом примере мы начинаем с размера слова по умолчанию 22 и запускаемся, 'Предлагают' шаг Фиксированных точек.

Исследуйте предложенную таблицу фиксированной точки

Таблица типа содержит следующую информацию для каждой переменной, организованной функцией, существующей в проекте MATLAB с плавающей точкой:

Шаг предложения по типу использует вышеупомянутую информацию и комбинирует ее с заданными пользователями настройками размера слова, чтобы предложить фиксированную точку для каждой переменной.

Можно также использовать, 'Вычисляют Выведенный Анализ Области значений', чтобы вычислить выведенные области значений, и это покрыто подробно в этом учебном Преобразовании Фиксированной точки и Выведенных Областях значений.

Интерпретируйте предложенные числовые типы для переменных

На основе области значений симуляции (min & макс.) значения и установка размера слова по умолчанию, числовой тип предложен для каждой переменной.

Следующая таблица показывает числовые предложения по типу по 'Размеру слова по умолчанию' 22 битов.

Исследуйте типы, предложенные в вышеупомянутой таблице для переменных, оснащенных в проекте верхнего уровня.

Область значений с плавающей точкой для переменной 'B':

Область значений с плавающей точкой:

Целочисленная Область значений для переменной 'A':

Целочисленная область значений:

Вся информация в таблице доступна для редактирования, сохраняется через итерации и сохранена с вашим проектом генерации кода.

Сгенерируйте фиксированную точку и проверьте сгенерированный код

На основе числовых типов, предложенных для размера слова по умолчанию 22, продолжите шаги генерации и верификации фиксированной точки и наблюдайте графики.

График слева сгенерирован от испытательного стенда во время симуляции кода с плавающей точкой, тот справа сгенерирован от симуляции сгенерированной фиксированной точки. Заметьте, графики не соответствуют.

Выбирание сравнения строит опцию, вы будете видеть дополнительные графики, которые сравнивают результаты симуляции и фиксированной точки с плавающей точкой для каждой выходной переменной.

Исследуйте ошибочный график на каждую выходную переменную. Это очень высоко для этого конкретного проекта.

Выполните итерации на результатах

Один способ уменьшать ошибку состоит в том, чтобы увеличить 'Размер слова по умолчанию' и повторить преобразование фиксированной точки.

В этом проекте в качестве примера, когда размер слова 22 битов выбран, существует большая ошибка усечения при представлении точности. Больше битов требуется справа от двоичной точки уменьшать ошибки усечения.

Давайте теперь увеличим размер слова по умолчанию до 28 битов и повторить предложение по типу и шаги валидации.

Изменение размера слова по умолчанию автоматически инициировало шаг предложения по типу, и новые фиксированные точки предложены на основе новой установки размера слова. Также заметьте, что валидация типа должна быть повторно выполнена, и численные данные должны быть проверены снова.

Если эти шаги завершены, вновь исследуют графики сравнения и замечают, что ошибка является теперь примерно тремя меньшими порядками величины.

Очистите Сгенерированные Файлы

Запустите следующие команды, чтобы очистить временную папку проекта.

  mlhdlc_demo_dir = fullfile(matlabroot, 'toolbox', 'hdlcoder', 'hdlcoderdemos', 'matlabhdlcoderdemos');
  mlhdlc_temp_dir = [tempdir 'mlhdlc_flt2fix'];
  clear mex;
  cd (mlhdlc_demo_dir);
  rmdir(mlhdlc_temp_dir, 's');