Программное обеспечение Fixed-Point Designer™ не пытается стандартизироваться на одном конкретном методе создания цифровых фильтров с фиксированной точкой. Для примера можно получить проект за непрерывное время и затем получить «эквивалентный» цифровой фильтр дискретного времени с помощью одного из многих методов преобразования. Также можно проектировать цифровые фильтры непосредственно за дискретное время. После того, как вы получите цифровой фильтр, он может быть реализован для оборудования с фиксированной точкой с использованием любого количества канонических форм. Типичными каноническими формами являются прямая форма, последовательная форма и параллельная форма, каждая из которых изложена в последующих разделах.
Для данного цифрового фильтра канонические формы описывают набор основных операций для процессора. Поскольку существует бесконечное число способов реализации данного цифрового фильтра, вы должны сделать лучшую реализацию на базис каждой системы. Канонические формы, представленные в этой главе, оптимизируют реализацию относительно некоторого фактора, такого как минимальное количество элементов задержки.
В целом при выборе метода реализации необходимо учитывать эти факторы:
Стоимость
Стоимость реализации может опираться на минимальный размер кода и данных.
Ограничения по времени
Системы в реальном времени должны завершить свой вычислительный цикл за фиксированное время. Некоторые реализации могут привести к более высокой скорости выполнения на разных процессорах.
Качество выходного сигнала
Ограниченная область значений и точность двоичных слов, используемых для представления реальных чисел, введут ошибки. Некоторые реализации более чувствительны к этим ошибкам, чем другие.
Программное обеспечение Fixed-Point Designer позволяет вам оценивать различные методы реализации цифровых фильтров в среде симуляции. Следуя циклу разработки, описанному в Developing and Testing Fixed-Point Systems, можно подстроить реализации с целью снижения стоимости (кода и размера данных) или повышения качества сигнала. После достижения желаемой эффективности можно использовать Simulink® Coder™ продукт, чтобы сгенерировать Код С быстрого прототипирования и оценить его эффективность с учетом ограничений времени вашей системы в реальном времени. Затем можно изменить модель на основе обратной связи от системы быстрого прототипирования.
Представление различных структур реализации учитывает, что суммирующее соединение является основным оператором, таким образом, можно обнаружить, что представленные здесь структуры отличаются от структур в литературе по созданию фильтра с фиксированной точкой. Для каждой формы реализации предоставляется пример, используя передаточную функцию, показанную здесь: