Обнаружение переполнений

В этом примере показано, как обнаружить переполнение с помощью приложения Fixed-Point Converter. На этапе численного тестирования в процессе преобразования можно смоделировать код Fixed-Point с помощью масштабированных двойников. Затем приложение сообщает, какие выражения в сгенерированном коде создают значения, которые переполняют тип данных с фиксированной точкой.

Предпосылки
Создание новой папки и копирование соответствующих файлов
Откройте приложение конвертера с фиксированной точкой
Выбор исходных файлов
Определение типов ввода
Преобразовать в фиксированную точку
Проверка номеров и проверка переполнений

Предпосылки

В этом примере требуются следующие продукты:

MATLAB ®
Designer™ с фиксированной точкой
Компилятор C
См. раздел Поддерживаемые компиляторы.
Вы можете использовать mex -setup для изменения компилятора по умолчанию. См. раздел Изменение компилятора по умолчанию.

Создание новой папки и копирование соответствующих файлов

Создайте локальную рабочую папку, например: c:\overflow.
Изменение на docroot\toolbox\fixpoint\examples папка. В командной строке MATLAB введите:
```
cd(fullfile(docroot, 'toolbox', 'fixpoint', 'examples'))
```

Копировать overflow.m и overflow_test.m в локальную рабочую папку.

Рекомендуется создать отдельный тестовый сценарий для выполнения предварительной и последующей обработки, например:

Загрузка входов.
Настройка входных значений.
Вывод результатов теста.

Дополнительные сведения см. в разделе Создание тестового файла.

Напечатать	Имя	Описание
Код функции	`overflow.m`	Начальная функция MATLAB
Тестовый файл	`overflow_test.m`	Сценарий MATLAB, который тестирует `overflow.m`

Функция переполнения

Функция overflow_test

Этот тестовый файл используется для определения типов ввода b, x, и resetи, позже, для проверки версии алгоритма с фиксированной точкой.

function overflow_test
    % The filter coefficients were computed using the FIR1 function from
    % Signal Processing Toolbox.
    %   b = fir1(11,0.25);
    b = [-0.004465461051254
         -0.004324228005260
         +0.012676739550326
         +0.074351188907780
         +0.172173206073645
         +0.249588554524763
         +0.249588554524763
         +0.172173206073645
         +0.074351188907780
         +0.012676739550326
         -0.004324228005260
         -0.004465461051254]';
    
    % Input signal
    nx = 256;
    t = linspace(0,10*pi,nx)';

    % Impulse
    x_impulse = zeros(nx,1); x_impulse(1) = 1;

    % Max Gain
    % The maximum gain of a filter will occur when the inputs line up with the
    % signs of the filter's impulse response.
    x_max_gain = sign(b)';
    x_max_gain = repmat(x_max_gain,ceil(nx/length(b)),1);
    x_max_gain = x_max_gain(1:nx);


    % Sums of sines
    f0=0.1; f1=2;
    x_sines = sin(2*pi*t*f0) + 0.1*sin(2*pi*t*f1);

    % Chirp
    f_chirp = 1/16;                  % Target frequency
    x_chirp = sin(pi*f_chirp*t.^2);  % Linear chirp

    x = [x_impulse, x_max_gain, x_sines, x_chirp];
    titles = {'Impulse', 'Max gain', 'Sum of sines', 'Chirp'};
    y = zeros(size(x));

    for i=1:size(x,2)
        reset = true;
        y(:,i) = overflow(b,x(:,i),reset);
    end

    test_plot(1,titles,t,x,y)

end
function test_plot(fig,titles,t,x,y1)
    figure(fig)
    clf
    sub_plot = 1;
    font_size = 10;
    for i=1:size(x,2)
        subplot(4,1,sub_plot)
        sub_plot = sub_plot+1;
        plot(t,x(:,i),'c',t,y1(:,i),'k')
        axis('tight')
        xlabel('t','FontSize',font_size);
        title(titles{i},'FontSize',font_size);
        ax = gca;
        ax.FontSize = 10;
    end
    figure(gcf)
end

Откройте приложение конвертера с фиксированной точкой

Перейдите к рабочей папке, содержащей файл для этого примера.
На вкладке Приложения MATLAB Toolstrip в разделе Создание кода щелкните значок приложения.

Выбор исходных файлов

Добавление функции точки входа overflow в проект, перейдите к файлу overflow.mи нажмите кнопку Открыть. По умолчанию приложение сохраняет информацию и параметры этого проекта в текущей папке в файле с именем overflow.prj.
Нажмите кнопку Далее (Next), чтобы перейти к шагу Определить типы ввода (Define Input Types).
Экраны приложений overflow.m для нарушений кода и проблем готовности к преобразованию с фиксированной точкой. Приложение не находит проблем в overflow.m.

Определение типов ввода

На странице Определить типы ввода (Define Input Types), чтобы добавить overflow_test в качестве тестового файла перейдите к overflow_test.mи нажмите кнопку Открыть.
Щелкните Автоопределить типы ввода (Autodefine Input Types).
Тестовый файл запускается. Приложение определяет из тестового файла тип ввода b является double(1x12), x является double(256x1), и reset является logical(1x1).
Нажмите кнопку Далее (Next), чтобы перейти к шагу Преобразовать в фиксированную точку (Convert to Fixed Point).

Преобразовать в фиксированную точку

Приложение создает инструментальную функцию MEX для исходной функции MATLAB. Приложение отображает скомпилированную информацию - тип, размер и сложность - для переменных в коде. Дополнительные сведения см. в разделе Просмотр и изменение информации о переменных.
На вкладке Замены функций приложение отображает функции, которые не поддерживаются для преобразования с фиксированной точкой. См. раздел Выполнение моделирования.
Чтобы просмотреть параметры fimath, щелкните стрелку «Параметры». Установите режим fimath Product и режим Sum в значение KeepLSB. Эти настройки моделируют поведение целочисленных операций на языке C.
Щелкните Анализ (Analyze).
тестовый файл, overflow_test, бежит. Приложение отображает минимальный и максимальный диапазоны моделирования на вкладке Переменные. Используя данные диапазона моделирования, программа предлагает типы фиксированных точек для каждой переменной на основе настроек предложения типа по умолчанию и отображает их в столбце Предлагаемый тип.
Чтобы преобразовать алгоритм с плавающей запятой в фиксированную, нажмите кнопку «Преобразовать».
Программное обеспечение проверяет правильность предлагаемых типов и генерирует фиксированную версию функции начального уровня.
Если во время проверки возникают ошибки и предупреждения, приложение отображает их на вкладке Вывод. См. раздел Проверка типов.

Проверка номеров и проверка переполнений

Щелкните стрелку Test. Убедитесь, что тестовый файл overflow_test.m. Выберите Использовать масштабированные двойные значения для обнаружения переполнений и нажмите кнопку Проверить.
Приложение запускает тестовый файл, который использовался для определения типов ввода для тестирования кода MATLAB с фиксированной точкой. Поскольку было выбрано обнаружение переполнений, моделирование также выполняется с использованием масштабированных двойных версий предлагаемых типов фиксированных точек. Масштабированные двойники хранят свои данные в плавающей точке с двойной точностью, поэтому выполняют арифметику в полном диапазоне. Поскольку они сохраняют свои настройки фиксированной точки, они могут сообщать, когда вычисления выходят за пределы диапазона типа фиксированной точки.
Моделирование выполняется. Приложение обнаруживает переполнение. Приложение сообщает о переполнении на вкладке Переполнение. Чтобы выделить переполненное выражение, щелкните переполнение.
Определите, была ли это сумма или перемножение, которое переполнилось.
В настройках fimath установите для параметра Product mode значение FullPrecision, а затем повторите преобразование и проверьте код с фиксированной точкой еще раз.
Переполнение по-прежнему происходит, указывая, что переполняется именно дополнение в выражении.

Документация