Программное обеспечение Fixed-Point Designer™ не пытается стандартизировать один конкретный метод проектирования цифрового фильтра с фиксированной точкой. Например, можно создать конструкцию за непрерывное время, а затем получить «эквивалентный» дискретно-временной цифровой фильтр, используя один из многих методов преобразования. Кроме того, можно проектировать цифровые фильтры непосредственно за дискретное время. После получения цифрового фильтра его можно реализовать для аппаратных средств с фиксированной точкой, используя любое количество канонических форм. Типичными каноническими формами являются прямая форма, форма ряда и параллельная форма, каждая из которых очерчена в последующих разделах.
Для данного цифрового фильтра канонические формы описывают набор фундаментальных операций для процессора. Поскольку существует бесконечное количество способов реализации данного цифрового фильтра, необходимо обеспечить наилучшую реализацию на системной основе. Канонические формы, представленные в этой главе, оптимизируют реализацию в отношении некоторого фактора, такого как минимальное количество элементов задержки.
В целом, при выборе метода реализации необходимо учитывать следующие факторы:
Стоимость
Стоимость реализации может зависеть от минимального размера кода и данных.
Ограничения по времени
Системы реального времени должны завершить свой вычислительный цикл в течение фиксированного периода времени. Некоторые реализации могут обеспечить более высокую скорость выполнения на различных процессорах.
Качество выходного сигнала
Ограниченный диапазон и точность двоичных слов, используемых для представления реальных чисел, приведет к ошибкам. Некоторые реализации более чувствительны к этим ошибкам, чем другие.
Программное обеспечение Fixed-Point Designer позволяет оценить различные методы реализации цифрового фильтра в среде моделирования. Следуя циклу разработки, описанному в разделе Разработка и тестирование систем с фиксированной точкой, можно точно настроить реализацию с целью снижения стоимости (кода и размера данных) или повышения качества сигнала. После достижения желаемой производительности можно использовать продукт Simulink ® Coder™ для создания быстрого прототипирования кода C и оценки его производительности с учетом ограничений синхронизации системы в реальном времени. Затем модель можно изменить на основе отзывов от системы быстрого прототипирования.
Представление различных реализационных структур учитывает, что суммирующее соединение является фундаментальным оператором, таким образом, можно обнаружить, что представленные здесь структуры выглядят иначе, чем в литературе по проектированию фильтров с фиксированной точкой. Для каждой формы реализации приводится пример использования передаточной функции, показанной здесь:
= 5,5556 − 3,2