Обнаружение переполнений

В этом примере показано, как обнаружить переполнения с помощью MATLAB^® Coder™ приложения. На этапе численной проверки в процессе преобразования вы принимаете решение симулировать код с фиксированной точкой с помощью масштабированных двойных чисел. Затем приложение сообщает, какие выражения в сгенерированном коде приводят к значениям, которые переполняют тип данных с фиксированной точкой.

Необходимые условия
Создайте новую папку и скопируйте соответствующие файлы
Откройте приложение MATLAB Coder
Выбор исходных файлов
Включите преобразование с фиксированной точкой
Определите входные типы
Проверяйте на наличие проблем во время выполнения
Преобразуйте в фиксированную точку
Тестовые числа и проверка на переполнение

Необходимые условия

Этот пример требует следующих продуктов:

MATLAB
MATLAB CODER
Fixed-Point Designer™
Компилятор C
См. «Поддерживаемые компиляторы».
Можно использовать mex -setup для изменения компилятора по умолчанию. См. Раздел «Изменение компилятора по умолчанию».

Создайте новую папку и скопируйте соответствующие файлы

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

Скопируйте overflow.m и overflow_test.m файлы в локальную рабочую папку.

Напечатать	Имя	Описание
Код функции	`overflow.m`	Функция MATLAB точки входа
Тестовый файл	`overflow_test.m`	Скрипт MATLAB, который тестирует `overflow.m`

Функция переполнения

Функция overflow_test

Вы используете этот тестовый файл, чтобы задать входные типы для b, x, и reset, и, позже, чтобы проверить версию 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 MATLAB Coder

Перейдите к рабочей папке, содержащей файл для этого примера.
На вкладке Apps MATLAB Toolstrip, в разделе Code Generation, щелкните значок приложения.

Выбор исходных файлов

Чтобы добавить функцию точки входа overflow в проект перейдите к файлу overflow.m, а затем нажмите Open. По умолчанию приложение сохраняет информацию и настройки для этого проекта в текущей папке в файле с именем overflow.prj.

Включите преобразование с фиксированной точкой

Установите Numeric Conversion значение Convert to fixed point.
Щелкните Next, чтобы перейти к Define Input Types шагу.
Окно приложения overflow.m по вопросам нарушений кода и готовности генерации кода. Приложение не находит проблемы в overflow.m.

Определите входные типы

На странице Define Input Types, чтобы добавить overflow_test в качестве тестового файла просмотрите overflow_test.m, а затем нажмите Open.
Нажмите Autodefine Input Types.
Тестовый файл запускается. Приложение определяет из тестового файла, что входной тип b является double(1x12), x является double(256x1), и reset является logical(1x1).
Щелкните Next, чтобы перейти к Check for Run-Time Issues шагу.

Проверяйте на наличие проблем во время выполнения

На Check for Run-Time Issues шаге генерируется MEX с инструментами. Он запускает тестовый файл overflow_test замена вызовов на overflow с вызовами сгенерированной MEX-функции. Если приложение находит проблемы, оно выдает предупреждения и сообщения об ошибке. Вы можете кликнуть сообщение, чтобы выделить проблемный код в панели, где можно отредактировать код.

На странице Check for Run-Time Issues приложение заполняет поле тестового файла именем overflow_test, тестовый файл, который вы использовали для определения типов входа.
Нажмите Check for Issues.
Приложение не обнаруживает проблем.
Щелкните Next, чтобы перейти к Convert to Fixed Point шагу.

Преобразуйте в фиксированную точку

Приложение отображает скомпилированную информацию - тип, размер и сложность - для переменных в вашем коде. Дополнительные сведения см. в разделе Просмотр и изменение информации о переменной.
На вкладке Function Replacements приложение отображает функции, которые не поддерживаются для преобразования с фиксированной точкой. См. «Выполнение симуляции».
Чтобы просмотреть настройки fimath, щелкните стрелу Settings. Установите значения Product mode и Sum mode fimath KeepLSB. Эти настройки моделируют поведение целочисленных операций в языке C.
Нажмите Analyze.
Тестовый файл, overflow_test, бегает. Приложение отображает минимальные и максимальные области значений симуляции на вкладке Variables. Используя данные области значений симуляции, программное обеспечение предлагает фиксированные точки для каждой переменной на основе настроек предложения по типу по умолчанию и отображает их в столбце Proposed Type.
Чтобы преобразовать алгоритм с плавающей точкой в фиксированную точку, нажмите Convert.
Программа проверяет предлагаемые типы и генерирует версию функции точки входа с фиксированной точкой.
Если ошибки и предупреждения возникают во время валидации, приложение отображает их на вкладке Output. См. «Проверка типов».

Тестовые числа и проверка на переполнение

Щелкните стрелку Test. Проверьте, что тестовый файл overflow_test.m. Выберите Use scaled doubles to detect overflows и нажмите Test.
Приложение запускает тестовый файл, который вы использовали, чтобы задать входные типы для тестирования кода MATLAB с фиксированной точкой. Поскольку вы выбрали для обнаружения переполнений, он также запускает симуляцию с использованием масштабированных двойных версий предлагаемых фиксированных точек. Масштабированные двойки хранят свои данные в двойной точности с плавающей точностью, поэтому они проводят арифметику в полной области значений. Поскольку они сохраняют свои настройки фиксированной точки, они могут сообщать, когда расчеты выходят из области значений типа фиксированной точки.
Симуляция выполняется. Приложение обнаруживает переполнение. Приложение сообщает о переполнении на вкладке Overflow. Чтобы выделить переполненное выражение, щелкните переполнение.
Определите, была ли переполнена сумма или умножение.
В настройках fimath установите Product mode равным FullPrecision, а затем повторите преобразование и снова протестируйте код с фиксированной точкой.
Переполнение все еще происходит, что указывает на то, что это сложение в выражении, которое переполнено.

Документация