Discrete FIR Filter

Моделируйте конечная импульсная характеристика

Библиотека:
Simulink/Дискретный
HDL-кодер/дискретный
Операции HDL-кодера/HDL с плавающей точкой

Описание

Блок Discrete FIR Filter независимо фильтрует каждый канал входного сигнала с помощью заданного цифрового конечная импульсная характеристика. Блок может реализовать статические фильтры с фиксированными коэффициентами и изменяющиеся во времени фильтры с коэффициентами, которые изменяются с течением времени. Можно настроить коэффициенты статического фильтра во время симуляции.

Этот блок фильтрует каждый канал входного сигнала независимо с течением времени. Параметр Input processing позволяет вам задать, обрабатывает ли блок каждый элемент входа как независимый канал (обработка на основе выборки) или каждый столбец входа как независимый канал (обработка на основе фрейма). Для выполнения обработки на основе фрейма необходимо иметь лицензию DSP System Toolbox™.

Размерности выхода равны входу размерам, кроме тех случаев, когда вы задаете матрицу отводов фильтра для параметра Coefficients. Когда вы делаете это, выходные размерности зависят от количества различных наборов ответвлений фильтра, которые вы задаете.

Этот блок поддерживает пользовательские атрибуты состояния, чтобы настроить и сгенерировать код более эффективно. Для получения примера смотрите Пользовательские атрибуты состояния в блоке Discrete конечной импульсной характеристики Filter. При определенные обстоятельства блок также поддерживает генерацию кода SIMD. Для получения дополнительной информации смотрите Генерация кода.

Выходы этого блока численно совпадают с выходами блока DSP System Toolbox Digital Filter Design (DSP System Toolbox).

Этот блок поддерживает Simulink^® функция логгирования состояний. Для получения дополнительной информации смотрите Состояние.

Поддержка структуры фильтра

Можно изменить структуру фильтра, реализованную с помощью блока Discrete FIR Filter, выбрав один из следующих параметров Filter structure:

Direct form
Direct form symmetric
Direct form antisymmetric
Direct form transposed
Lattice MA

Вы должны иметь доступную лицензию DSP System Toolbox, чтобы запустить модель с любой из этих структур фильтра, кроме Direct form.

Определение начальных состояний

Блок Discrete FIR Filter по умолчанию инициализирует состояния внутреннего фильтра до нуля, что имеет тот же эффект, что и предположение, что прошедшие входы и выходы равны нулю. Можно опционально использовать параметр Initial states, чтобы задать ненулевые начальные условия для задержек фильтра.

Чтобы определить количество начальных состояний, которые вы должны задать и как их задать, смотрите таблицу допустимых начальных состояний. Параметр Initial states может взять одну из форм, описанных в следующей таблице.

Допустимые начальные состояния

Начальное условие Описание

Начальное условие	Описание
Скаляр	Блок инициализирует все элементы задержки в фильтре до скалярного значения.
Вектор или матрица (для применения различных элементов задержки к каждому каналу)	Каждый вектор или элемент матрицы задает уникальное начальное условие для соответствующего элемента задержки в соответствующем канале: Длина вектора равна продукту числа каналов входа и количества элементов задержки в фильтре, `#_of_filter_coeffs-1` (или `#_of_reflection_coeffs` для `Lattice MA`). Матрица должна иметь одинаковое число строк как количество элементов задержки в фильтре, `#_of_filter_coeffs-1` (`#_of_reflection_coeffs` для `Lattice MA`), и должен иметь по одному столбцу для каждого канала входного сигнала.

Скаляр

Блок инициализирует все элементы задержки в фильтре до скалярного значения.

Вектор или матрица
(для применения различных элементов задержки к каждому каналу)

Каждый вектор или элемент матрицы задает уникальное начальное условие для соответствующего элемента задержки в соответствующем канале:

Длина вектора равна продукту числа каналов входа и количества элементов задержки в фильтре, #_of_filter_coeffs-1 (или #_of_reflection_coeffs для Lattice MA).
Матрица должна иметь одинаковое число строк как количество элементов задержки в фильтре, #_of_filter_coeffs-1 (#_of_reflection_coeffs для Lattice MA), и должен иметь по одному столбцу для каждого канала входного сигнала.

Порты

Вход

расширить все

`In` - Входной сигнал
скаляр | вектор | матрица

Входной сигнал для фильтрации, заданный как скаляр, вектор или матрица.

Зависимости

Когда вы задаете Coefficient source Dialog parametersпорт для входного сигнала не маркирован. Когда вы задаете Coefficient source Input portпорт для входного сигнала помечается In.

`Num` - Фильтрация коэффициентов
скаляр | вектор | матрица

Задайте коэффициенты фильтра в виде скаляра, вектора или матрицы. Когда вы задаете вектор-строку отводов фильтра, блок применяет один фильтр к входу. Чтобы применить несколько фильтров к одному и тому же входу, задайте матрицу коэффициентов, где каждая строка представляет другой набор отводов фильтра.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Coefficient source равным Input port.

Чтобы реализовать несколько фильтров, Filter structure должны быть Direct form, и вход должен быть скаляром.

`External reset` - Внешний сигнал сброса
скаляр

Внешний сигнал сброса, заданный как скаляр. Когда происходит заданное событие триггера, блок сбрасывает состояния до их начальных условий.

Совет

Значок для этого порта меняется на основе значения параметра External reset.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите External reset равным Rising, Falling, Either, Level, или Level hold.

`⎍` - Включить сигнал
скаляр

Включите сигнал, заданный как скаляр. Этот порт может управлять выполнением блока. Блок активируется, когда вход к этому порту ненулевый, и отключается, когда вход 0. Значение входа проверяется в том же временном шаге, что и выполнение блока.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Show enable port.

Выход

расширить все

`Port_1` - Отфильтрованный выходной сигнал
скаляр | вектор | матрица

Отфильтрованный выходной сигнал.

Параметры

расширить все

Главный

`Coefficient source` - Источник коэффициентов
`Dialog parameters` (по умолчанию) | `Input port`

Выберите, чтобы задать коэффициенты фильтра с помощью настраиваемых диалоговых параметров или через порт входа, который полезен для изменяющихся во времени коэффициентов.

Программное использование

Параметры блоков: CoefSource

Тип: Вектор символов

Значения: 'Dialog parameters' | 'Input port'

По умолчанию: 'Dialog parameters'

`Filter structure` - Структура фильтра
`Direct form` (по умолчанию) | `Direct form symmetric` | `Direct form antisymmetric` | `Direct form transposed` | `Lattice MA`

Выберите структуру фильтра, которую требуется реализовать блоку.

Зависимости

У вас должна быть доступная лицензия DSP System Toolbox, чтобы запустить модель с блоком Discrete FIR Filter, который реализует любую структуру фильтра, кроме Direct form.

Программное использование

Параметры блоков: FilterStructure

Тип: Вектор символов

Значения: 'Direct form' | 'Direct form symmetric' | 'Direct form antisymmetric' | 'Direct form transposed' | 'Lattice MA'

По умолчанию: 'Direct form'

`Coefficients` - Фильтрация коэффициентов
`[0.5 0.5]` (по умолчанию) | вектор | матрица

Задайте вектор коэффициентов для передаточной функции. Коэффициенты фильтра должны быть заданы как вектор-строка. Когда вы задаете вектор-строку отводов фильтра, блок применяет один фильтр к входу. Чтобы применить несколько фильтров к одному и тому же входу, задайте матрицу коэффициентов, где каждая строка представляет другой набор отводов фильтра.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Coefficient source равным Dialog parameters.

Чтобы реализовать несколько фильтров, Filter structure должны быть Direct form, и вход должен быть скаляром.

Программное использование

Параметры блоков: Coefficients

Тип: Вектор символов

Значения: вектор

По умолчанию: '[0.5 0.5]'

`Input processing` - Обработка на основе выборок или фреймов
`Elements as channels (sample based)` (по умолчанию) | `Columns as channels (frame based)`

Укажите, выполняет ли блок обработку на основе выборок или фреймов. Можно выбрать один из следующих опций:

Elements as channels (sample based) - Обрабатывайте каждый элемент входа как независимый канал (основанная на выборке обработка).
Columns as channels (frame based) - Обрабатывайте каждый столбец входа как отдельный канал (обработка на основе фрейма).
Примечание
Для обработки на основе фрейма требуется лицензия DSP System Toolbox.
Для получения дополнительной информации смотрите Концепции на основе выборок и фреймов (DSP System Toolbox).

Программное использование

Параметры блоков: InputProcessing

Тип: Вектор символов

Значения: 'Columns as channels (frame based)' | 'Elements as channels (sample based)'

По умолчанию: 'Elements as channels (sample based)'

`Initial states` - Начальные условия состояния фильтра
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор | | матрица

Задайте начальные условия состояния фильтра. Чтобы узнать, как задать начальные состояния, смотрите Определение начальных состояний.

Программное использование

Параметры блоков: InitialStates

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр | вектор | матрица

По умолчанию: '0'

`Show enable port` - Создайте порт включения
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите для управления выполнением этого блока с портом включения. Блок считается активным, когда вход к этому порту ненулевый, и отключается, когда вход 0. Значение входа проверяется в том же временном шаге, что и выполнение блока.

Программное использование

Параметры блоков: ShowEnablePort

Тип: Вектор символов

Значения: 'off' | 'on'

По умолчанию: 'off'

`External reset` - Сброс внешнего состояния
`None` (по умолчанию) | `Rising` | `Falling` | `Either` | `Level` | `Level hold`

Задайте событие триггера, которое будет использоваться для сброса состояний к начальным условиям.

Режим сброса	Поведение
`None`	Нет сброса
`Rising`	Сброс на приподнятом ребре
`Falling`	Сброс на падающем ребре
`Either`	Сброс на восходящем или падающем ребре
`Level`	Сброс в любом из следующих случаев: Когда сигнал сброса ненулевой на текущем временном шаге Когда значение сигналов сброса изменяется с ненулевого на предыдущем временном шаге до нуля на текущем временном шаге
`Level hold`	Сброс, когда сигнал сброса ненулевой на текущем временном шаге

Программное использование

Параметры блоков: ExternalReset

Тип: Вектор символов

По умолчанию: 'None'

`Sample time (-1 for inherited)` - Временной интервал между выборками
`-1` (по умолчанию) | скалярный вектор |

Задайте временной интервал между выборками. Чтобы наследовать шаг расчета, установите этот параметр равным -1. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Задание шага расчета».

Программное использование

Параметры блоков: SampleTime

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр | вектор

По умолчанию: '-1'

Типы данных

`Tap sum` - Коснитесь типа данных суммы
`Inherit: Same as input` (по умолчанию) | `Inherit: Inherit via internal rule` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

Задайте тип данных суммы отвода симметричного или антисимметричного фильтра прямой формы, который является типом данных, используемым фильтром, когда он суммирует входы перед умножением на коэффициенты. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule
Встроенное целое число, например int8
Объект типа данных, например, Simulink.NumericType объект
Выражение, которое вычисляется как тип данных, например fixdt(1,16,0)

Нажмите кнопку Show data type assistant, чтобы отобразить Data Type Assistant, которая помогает вам задать атрибуты type данных. Для получения дополнительной информации смотрите Задать типы данных Используя Data Type Assistant.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Filter structure на Direct form symmetric или Direct form antisymmetric.

Программное использование

Параметры блоков: TapSumDataTypeStr

Тип: Вектор символов

Значения:

'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

По умолчанию: 'Inherit: Same as input'

`Coefficients` - Тип данных коэффициента
`Inherit: Same wordlength as input` (по умолчанию) | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

Задайте тип данных коэффициента. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same word length as input
Встроенное целое число, например int8
Объект типа данных, например, Simulink.NumericType объект
Выражение, которое вычисляется как тип данных, например fixdt(1,16,0)

Программное использование

Параметры блоков: CoeffDataTypeStr

Тип: Вектор символов

Значения:

'Inherit: Same word length as input'| 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16)' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

По умолчанию: 'Inherit: Same wordlength as input'

`Coefficients minimum` - Минимальное значение коэффициентов
`[]` (по умолчанию) | скаляром

Задайте минимальное значение, которое должен иметь коэффициент фильтра. Значение по умолчанию [] (не определено). Программное обеспечение Simulink использует это значение для выполнения:

Проверка области значений параметров (см. «Задание минимальных и максимальных значений для параметров блоков»)
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Программное использование

Параметры блоков: CoeffMin

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '[]'

`Coefficients maximum` - Максимальное значение коэффициентов
`[]` (по умолчанию) | скаляром

Задайте максимальное значение, которое должен иметь коэффициент фильтра. Значение по умолчанию [] (не определено). Программное обеспечение Simulink использует это значение для выполнения:

Проверка области значений параметров (см. «Задание минимальных и максимальных значений для параметров блоков»)
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Программное использование

Параметры блоков: CoeffMax

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '[]'

`Product output` - Тип выходных данных продукта
`Inherit: Inherit via internal rule` (по умолчанию) | `Inherit: Same as input` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

Укажите тип выходных данных продукта. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule
Встроенный тип данных, например int8
Объект типа данных, например, Simulink.NumericType объект
Выражение, которое вычисляется как тип данных, например fixdt(1,16,0)

Программное использование

Параметры блоков: ProductDataTypeStr

Тип: Вектор символов

Значения:

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

По умолчанию: 'Inherit: Inherit via internal rule'

`Accumulator` - Тип данных аккумулятора
`Inherit: Inherit via internal rule` (по умолчанию) | `Inherit: Same as input` | `Inherit: Same as product output` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

Задайте тип данных аккумулятора. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule
Встроенный тип данных, например int8
Объект типа данных, например, Simulink.NumericType объект
Выражение, которое вычисляется как тип данных, например fixdt(1,16,0)

Программное использование

Параметры блоков: AccumDataTypeStr

Тип: Вектор символов

Значения:

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Same as input' | 'Inherit: Same as product output' | 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

По умолчанию: 'Inherit: Inherit via internal rule'

`State` - Тип данных о состоянии
`Inherit: Same as accumulator` (по умолчанию) | `Inherit: Same as input` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

Укажите тип данных о состоянии. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same as accumulator
Встроенное целое число, например int8
Объект типа данных, например, Simulink.NumericType объект
Выражение, которое вычисляется как тип данных, например fixdt(1,16,0)

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Filter structure равным Lattice MA.

Программное использование

Параметры блоков: StateDataTypeStr

Тип: Вектор символов

Значения:

'Inherit: Same as accumulator' | 'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

По умолчанию: 'Inherit: Same as accumulator'

`Output` - Тип выходных данных
`Inherit: Same as accumulator` (по умолчанию) | `Inherit: Same as input` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16)` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

Задайте тип выходных данных. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same as accumulator
Встроенный тип данных, например int8
Объект типа данных, например, Simulink.NumericType объект
Выражение, которое вычисляется как тип данных, например fixdt(1,16,0)

Программное использование

Параметры блоков: OutDataTypeStr

Тип: Вектор символов

Значения:

'Inherit: Same as accumulator' | 'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16)' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

По умолчанию: 'Inherit: Same as accumulator'

`Output minimum` - Минимальное выходное значение для проверки области значений
`[]` (по умолчанию) | скаляром

Более низкое значение выходной области значений, который Simulink проверяет.

Simulink использует минимум для выполнения:

Проверка области значений параметров (см. «Задание минимальных и максимальных значений для параметров блоков») для некоторых блоков.
Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» и «Включение проверки области значений симуляции»).
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой.
Оптимизация кода, который вы генерируете из модели. Эта оптимизация может удалить алгоритмический код и повлиять на результаты некоторых режимов симуляции, таких как SIL или режим external mode. Для получения дополнительной информации смотрите Оптимизировать используя указанные минимальное и максимальное значения (Embedded Coder).

Примечание

Output minimum не насыщает или не зажимает фактический выходной сигнал. Вместо этого используйте блок Saturation.

Программное использование

Параметры блоков: OutMin

Тип: Вектор символов

Значения: '[ ]'| скаляр

По умолчанию: '[ ]'

`Output maximum` - Максимальное выходное значение для проверки области значений
`[]` (по умолчанию) | скаляром

Верхнее значение выходной области значений, который Simulink проверяет.

Simulink использует максимальное значение для выполнения:

Проверка области значений параметров (см. «Задание минимальных и максимальных значений для параметров блоков») для некоторых блоков.
Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» и «Включение проверки области значений симуляции»).
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой.
Оптимизация кода, который вы генерируете из модели. Эта оптимизация может удалить алгоритмический код и повлиять на результаты некоторых режимов симуляции, таких как SIL или режим external mode. Для получения дополнительной информации смотрите Оптимизировать используя указанные минимальное и максимальное значения (Embedded Coder).

Примечание

Output maximum не насыщает или не зажимает фактический выходной сигнал. Вместо этого используйте блок Saturation.

Программное использование

Параметры блоков: OutMax

Тип: Вектор символов

Значения: '[ ]'| скаляр

По умолчанию: '[ ]'

`Lock data type settings against changes by the fixed-point tools` - Предотвратить переопределение типов данных инструментами с фиксированной точкой
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы заблокировать настройки типа данных этого блока от изменений с помощью Fixed-Point Tool и Fixed-Point Advisor. Для получения дополнительной информации смотрите Блокировка настройки типа выходных данных (Fixed-Point Designer).

Программное использование

Параметры блоков: LockScale

Значения: 'off' | 'on'

По умолчанию: 'off'

`Integer rounding mode` - Режим округления для операций с фиксированной точкой
`Floor` (по умолчанию) | `Ceiling` | `Convergent` | `Nearest` | `Round` | `Simplest` | `Zero`

Задайте режим округления для операций с фиксированной точкой. Для получения дополнительной информации см. раздел Округление (Fixed-Point Designer).

Программное использование

Параметры блоков: RndMeth

Тип: Вектор символов

По умолчанию: 'Floor'

`Saturate on integer overflow` - Метод действия переполнения
`off` (по умолчанию) | `on`

Укажите, будут ли переполнения насыщаться или переноситься.

Действие Объяснение Влияние на переливы Пример

Действие	Объяснение	Влияние на переливы	Пример
Установите этот флажок (`on`).	Ваша модель имеет возможное переполнение, и вы хотите явную защиту от насыщения в сгенерированном коде.	Переполнения достигает минимального или максимального значения, которое может представлять тип данных.	Максимальное значение, которое `int8` (со знаком, 8-битное целое число) может представлять 127. Любая операция блока, результат которой больше этого максимального значения, вызывает переполнение 8-битного целого числа. При установленном флажке выход блока достигает 127. Точно так же выход блока достигает минимального выходного значения -128.
Не устанавливайте этот флажок (`off`).	Вы хотите оптимизировать эффективность вашего сгенерированного кода. Вы хотите избежать переопределения того, как блок обрабатывает сигналы вне области допустимого. Для получения дополнительной информации смотрите Поиск и устранение ошибок диапазона сигнала.	Переполнения переходят к соответствующему значению, которое представимо типом данных.	Максимальное значение, которое `int8` (со знаком, 8-битное целое число) может представлять 127. Любая операция блока, результат которой больше этого максимального значения, вызывает переполнение 8-битного целого числа. Если флажок снят, программное обеспечение интерпретирует значение, вызывающее переполнение, следующим `int8`, что может привести к непреднамеренному результату. Для примера блочный результат 130 (двоичный 1000 0010) выражается как `int8`, есть -126.

Установите этот флажок (on).

Ваша модель имеет возможное переполнение, и вы хотите явную защиту от насыщения в сгенерированном коде.

Переполнения достигает минимального или максимального значения, которое может представлять тип данных.

Максимальное значение, которое int8 (со знаком, 8-битное целое число) может представлять 127. Любая операция блока, результат которой больше этого максимального значения, вызывает переполнение 8-битного целого числа. При установленном флажке выход блока достигает 127. Точно так же выход блока достигает минимального выходного значения -128.

Не устанавливайте этот флажок (off).

Вы хотите оптимизировать эффективность вашего сгенерированного кода.

Вы хотите избежать переопределения того, как блок обрабатывает сигналы вне области допустимого. Для получения дополнительной информации смотрите Поиск и устранение ошибок диапазона сигнала.

Переполнения переходят к соответствующему значению, которое представимо типом данных.

Максимальное значение, которое int8 (со знаком, 8-битное целое число) может представлять 127. Любая операция блока, результат которой больше этого максимального значения, вызывает переполнение 8-битного целого числа. Если флажок снят, программное обеспечение интерпретирует значение, вызывающее переполнение, следующим int8, что может привести к непреднамеренному результату. Для примера блочный результат 130 (двоичный 1000 0010) выражается как int8, есть -126.

Когда вы устанавливаете этот флажок, насыщение применяется к каждой внутренней операции на блоке, а не только к выходу или результату. Обычно процесс генерации кода может обнаружить, когда переполнение невозможно. В этом случае генератор кода не производит код насыщения.

Программное использование

Параметры блоков: SaturateOnIntegerOverflow

Тип: Вектор символов

Значения: 'off' | 'on'

По умолчанию: 'off'

Примеры моделей

Речевой процессор Cochlear Implant

Симулируйте проект кохлеарного имплантата, который может быть помещен во внутреннее ухо глубоко глухого человека, чтобы восстановить частичный слух. Обработка сигналов используется в разработке кохлеарного имплантата для преобразования звука в электрические импульсы. Импульсы могут обойти поврежденные части уха глухого человека и быть переданы в мозг, чтобы обеспечить частичный слух.

Filtered-X LMS Adaptive Noise Control Filter

Фильтр адаптивного регулирования шума Filtered-X LMS

Используйте алгоритм Filtered-X LMS в Adaptive Noise Control (ANC).

Акустическое шумоподавление (LMS)

Используйте алгоритм наименьшего среднего квадрата (LMS), чтобы вычесть шум из входного сигнала. Адаптивный фильтр LMS использует опорный сигнал на Input порт и требуемый сигнал на Desired порт, чтобы автоматически соответствовать фильтру. Когда он сходится к правильной модели фильтра, отфильтрованный шум вычитается, и сигнал ошибки должен содержать только исходный сигнал.

Fixed-Point Tool

Используйте Инструмент с Фиксированной Точкой (Fixed-Point Tool) с помощью модели fxpdemo_feedback. Инструмент является графическим пользовательским интерфейсом (GUI), который автоматизирует общие задачи сбора данных о минимальной области значений во время симуляций для использования при автоматическом выборе масштабирования с фиксированной точкой для блоков. Чтобы запустить инструмент, на вкладке Приложения Simulink, нажмите Fixed-Point Tool. Можно сконфигурировать любой блок с поддержкой фиксированной точки в Simulink ®, чтобы принять масштабирование, предложенное инструментом. Можно вручную задать масштабирование для ключевых блоков, таких как входные порты, и выборочно отключить автоматическое масштабирование в модели на основе блоков за блоками. Это дает инструменту Fixed-Point Tool больше информации для работы и приводит к автоматическим выбранным масштабированиям с фиксированной точкой, которые совместимы с ключевыми вручную выбранными масштабированиями.

Программируемый конечная импульсная характеристика для ПЛИС

Реализуйте программируемый конечная импульсная характеристика для оборудования. Можно запрограммировать фильтр на нужный ответ, загрузив коэффициенты во внутренние регистры с помощью хост-интерфейса.

Характеристики блоков

Типы данных	`double` \| `fixed point` \| `integer` \| `single`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Этот блок поддерживает пользовательские атрибуты состояния, чтобы настроить и сгенерировать код более эффективно. Чтобы получить доступ или задать эти атрибуты, откройте Model Data Editor. На вкладке Моделирование (Modeling) щелкните Редактор данных модели (Model Data Editor). Для получения примера смотрите Пользовательские атрибуты состояния в блоке Discrete конечной импульсной характеристики Filter.

Блок Discrete FIR Filter поддерживает генерацию кода SIMD с помощью технологии Intel AVX2 в следующих условиях:

Filter structure установлено на Direct form или Direct form transposed.
Input processing установлено на Columns as channels (frame based).
Входной сигнал имеет действительное значение с вещественными коэффициентами фильтра.
Входной сигнал является комплексным с действительными или комплексными коэффициентами фильтра.
Входной сигнал имеет тип данных single или double.

Технология SIMD значительно повышает эффективность сгенерированного кода.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

HDL Coder™ предоставляет дополнительные опции строения, которые влияют на реализацию HDL и синтезированную логику.

Для аппаратных допустимых и сбросных управляющих сигналов и для моделирования точного оборудования поведения с задержкой в Simulink используйте блок Discrete FIR Filter HDL Optimized (DSP System Toolbox).

Чтобы уменьшить площадь или увеличить скорость, блок Discrete FIR Filter поддерживает оптимизацию уровня блоков или оптимизацию уровня подсистемы. Для получения дополнительной информации о доступных параметрах оптимизации уровня блоков, см. «Оптимизация блоков». Когда вы включаете оптимизацию блоков, блок не может участвовать в оптимизации подсистемы. Используйте оптимизацию блоков, когда ваш проект является одним одноканальным фильтром. Используйте оптимизацию подсистем для совместного использования ресурсов в нескольких каналах или нескольких фильтрах. Чтобы блок участвовал в оптимизации уровня подсистемы, установите Architecture на Fully parallel. См. Раздел «Оптимизация подсистем для фильтров» (HDL Coder).

Поддержка многоканального фильтра

HDL Coder поддерживает использование векторных входов для Discrete FIR Filter блоков, где каждый элемент вектора представляет собой независимый канал.

Подключите сигнал вектора к порту Discrete FIR Filter блока входа.
Задайте Input processing следующим Elements as channels (sample based).
Чтобы уменьшить площадь путем совместного использования ядра фильтра между каналами, установите свойство ChannelSharing на количество каналов.

Поддержка программируемого фильтра

HDL Coder поддерживает программируемые фильтры для блоков Discrete FIR Filter.

На маске блока фильтра установите Coefficient source равным Input port.
Подключите сигнал вектора к Num порт коэффициента.

Программируемые фильтры не поддерживаются для:

распределенная арифметика (DA)
CoeffMultipliers установлено на csd или factored-csd

Поддержка входов на основе фреймов

HDL Coder поддерживает использование векторных входов для Discrete FIR Filter блоков, где каждый элемент вектора представляет выборку во времени. Можно использовать вектор входа до 512 выборок. Реализация на основе фрейма поддерживает типы входных и выходных данных с фиксированной точкой и использует полностью точные внутренние типы данных. Можно использовать вещественные входные сигналы с вещественными коэффициентами, комплексные входные сигналы с действительными коэффициентами или действительные входные сигналы с комплексными коэффициентами. Можно также использовать основанный на кадрах вход с программируемыми коэффициентами.

Подключите сигнал вектора к порту Discrete FIR Filter блока входа.
Задайте Input processing следующим Columns as channels (frame based), и установите Filter structure равным Direct form.
Щелкните правой кнопкой мыши блок и откройте HDL Code > HDL Block Properties. Установите Architecture равным Frame Based. Блок реализует прямую форму параллельной архитектуры HDL. Другие архитектуры, включая полно- или частичную последовательность, не поддерживаются. См. «Архитектура на основе фреймов» (HDL Coder).

Основанные на кадрах входные фильтры не поддерживаются для:

Опционально сбрасывайте и активируйте сигналы управления на уровне блоков
Сбрасываемые и активированные подсистемы
Комплексные входные сигналы с комплексными коэффициентами. Можно использовать либо комплексные входные сигналы и вещественные коэффициенты, либо комплексные коэффициенты и действительные входные сигналы.
Многоканальный вход
Оптимизация совместного использования и потоковой передачи
распределенная арифметика (DA)

Порты управления

Можно сгенерировать HDL-код для фильтров с опциональным портом включения или без него, а также с опциональным портом сброса или без него.

Комплексные данные

Можно использовать любую комбинацию комплексных входных и комплексных коэффициентов с полностью параллельными структурами фильтра, когда вы используете не основанные на кадрах входные данные.

Комплексные коэффициенты не поддерживаются архитектурами последовательных фильтров.

Когда вы используете основанные на кадрах входные данные, вы можете использовать либо комплексные входные сигналы и вещественные коэффициенты, либо комплексные коэффициенты и действительные входные сигналы.

Вы не можете использовать распределенную арифметику (DA) или CoeffMultipliers значение csd или factored-csd с комплексными коэффициентами.

Оптимизация блоков

Оптимизация площади и скорости
Последовательная архитектура	Чтобы использовать оптимизацию уровня блоков для сокращения аппаратных ресурсов, установите Architecture на одну из последовательных опций. См. раздел Архитектуры HDL-фильтров (HDL Coder). Когда вы задаете SerialPartition и ReuseAccum для блока Discrete FIR Filter, задайте Filter structure `Direct form`, `Direct form symmetric`, или `Direct form antisymmetric`. The `Direct form transposed` структура не поддерживается последовательными архитектурами.
Распределенная арифметика	Чтобы минимизировать множители путем замены их LUT и сдвига регистрами, используйте реализацию фильтра с распределённой арифметикой (DA). См. раздел Распределенная арифметика для HDL-фильтров (HDL Coder). Когда вы выбираете `Distributed Arithmetic (DA)` Архитектура и используйте DALUTPartition и DARadix распределенные арифметические свойства, установите Filter structure в `Direct form`, `Direct form symmetric`, или `Direct form antisymmetric`. The `Direct form transposed` структура не поддерживается распределенной арифметикой.
Многоканальное сокращение площади	Чтобы поделиться логикой фильтра между каналами, установите свойство ChannelSharing на количество каналов. Использование ChannelSharing исключает фильтр из других оптимизаций. Вы можете добиться того же логического совместного использования во всех подходящих логиках в подсистеме с помощью свойства StreamingFactor. Эта опция также позволяет фильтру участвовать в оптимизации других подсистем. Смотрите раздел Потоковая оптимизация подсистем для фильтров (HDL Coder).
Конвейеризация	Чтобы улучшить тактовую частоту, используйте AddPipelineRegisters, чтобы использовать конвейерное дерево сумматора, а не линейное сумматор по умолчанию. Можно также задать количество этапов трубопровода до и после умножителей. См. раздел Архитектуры HDL-фильтров (HDL Coder).

Свойства HDL-фильтра
AddPipelineRegisters	Вставьте регистр трубопровода между этапами расчета в фильтр. См. также AddPipelineRegisters (HDL Coder).
ChannelSharing	Для многоканального фильтра сгенерируйте одну реализацию фильтра, которая будет совместно использоваться между каналами. См. также ChannelSharing (HDL Coder).
CoeffMultipliers	Задайте использование оптимизации canonical signed digit (CSD), чтобы уменьшить площадь фильтра путем замены множителей коэффициентов логикой shift-and-add. Когда вы выбираете полностью параллельную реализацию фильтра, можно задать CoeffMultipliers равным `csd` или `factored-csd`. Значение по умолчанию является `multipliers`, который сохраняет множители в HDL. См. также CoeffMultipliers (HDL Coder).
DALUTPartition	Задайте распределенные арифметические разбиения LUT с частичным произведением как вектор размеров каждого разбиения. Сумма всех векторных элементов должна быть равна длине фильтра. Максимальный размер раздела - 12 отводов. Установите DALUTPartition скалярное значение, равное длине фильтра, чтобы сгенерировать код DA без разделов LUT. См. также DALUTPartition (HDL Coder).
DARadix	Задайте, сколько распределенных сумм бита вычисляется параллельно. A radix DA из 8 (`2^3`) генерирует реализацию DA, которая вычисляет три суммы за раз. Значение по умолчанию `2^1`, который генерирует полностью последовательную реализацию DA. См. также DARadix (HDL Coder).
MultiplierInputPipeline	Укажите количество ступеней трубопровода для добавления на входах множителя фильтра. См. также MultiplierInputPipeline (HDL Coder).
MultiplierOutputPipeline	Укажите количество ступеней трубопровода для добавления на выходах множителя фильтра. См. также MultiplierOutputPipeline (HDL Coder).
ReuseAccum	Включите или отключите повторное использование аккумулятора в реализации последовательного фильтра. Установите ReuseAccum значение `on` для использования каскадно-последовательной реализации. См. также ReuseAccum (HDL Coder).
SerialPartition	Задайте разделы для частично последовательных или каскадно-последовательных реализаций фильтра как вектор длин каждого раздела. Для полностью последовательной реализации установите этот параметр в длину фильтра. См. также раздел SerialPartition (HDL Coder).

Свойства блоков
ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров для размещения на выходах путем перемещения существующих задержек в рамках вашего проекта. Распределённая конвейеризация не перераспределяет эти регистры. Значение по умолчанию является `0`. Для получения дополнительной информации смотрите ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder).
InputPipeline	Количество входных этапов конвейера для вставки в сгенерированный код. Распределённая конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию является `0`. Для получения дополнительной информации смотрите InputPipeline (HDL Coder).
OutputPipeline	Количество выходных этапов конвейера для вставки в сгенерированный код. Распределённая конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию является `0`. Для получения дополнительной информации смотрите OutputPipeline (HDL Coder).

Ограничения

Генерация HDL-кода не поддерживается для:
- Неподписанные входные данные.
- Ненулевые начальные состояния. Вы должны задать Initial states значение 0.
- Filter Structure: Lattice MA.
CoeffMultipliers опции поддерживаются только при использовании полностью параллельной архитектуры. При выборе последовательной архитектуры CoeffMultipliers скрывается в диалоговом окне Свойств блоков».

Генерация кода ПЛК
Сгенерируйте структурированный текстовый код с помощью Coder™ Simulink ® PLC

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

Блок Discrete FIR Filter принимает и выводит реальные и сложные сигналы любого типа числовых данных, поддерживаемого Simulink. Блок поддерживает те же типы для коэффициентов.

Следующие схемы показывают структуру фильтра и типы данных, используемые в блоке Discrete FIR Filter для сигналов с фиксированной точкой.

Прямая форма

Вы не можете задать тип данных состояния в маске блока для этой структуры, потому что входные состояния имеют совпадающие типы данных, что и входные.

Симметричная прямая форма

Принято, что коэффициенты фильтра симметричны. Блок использует только первую половину коэффициентов для фильтрации.

Прямая форма антисимметричная

Принято, что коэффициенты фильтра являются антисимметричными. Блок использует только первую половину коэффициентов для фильтрации.

Прямая транспонированная форма

Состояния комплексны, когда входы или коэффициенты комплексны.

Решетка MA

См. также

Discrete Filter | Digital Filter Design (DSP System Toolbox)

Темы

Введенный в R2008a

Документация

Discrete FIR Filter

Описание

Поддержка структуры фильтра

Определение начальных состояний

Порты

Вход

In - Входной сигнал скаляр | вектор | матрица

Зависимости

Num - Фильтрация коэффициентов скаляр | вектор | матрица

Зависимости

External reset - Внешний сигнал сброса скаляр

Зависимости

⎍ - Включить сигнал скаляр

Зависимости

Выход

Port_1 - Отфильтрованный выходной сигнал скаляр | вектор | матрица

Параметры

Главный

Coefficient source - Источник коэффициентов Dialog parameters (по умолчанию) | Input port

Программное использование

Filter structure - Структура фильтра Direct form (по умолчанию) | Direct form symmetric | Direct form antisymmetric | Direct form transposed | Lattice MA

Зависимости

Программное использование

Coefficients - Фильтрация коэффициентов [0.5 0.5] (по умолчанию) | вектор | матрица

Зависимости

Программное использование

Input processing - Обработка на основе выборок или фреймов Elements as channels (sample based) (по умолчанию) | Columns as channels (frame based)

Программное использование

Initial states - Начальные условия состояния фильтра 0 (по умолчанию) | скалярный вектор | | матрица

Программное использование

Show enable port - Создайте порт включения off (по умолчанию) | on

Программное использование

External reset - Сброс внешнего состояния None (по умолчанию) | Rising | Falling | Either | Level | Level hold

Программное использование

Sample time (-1 for inherited) - Временной интервал между выборками -1 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Программное использование

Типы данных

Tap sum - Коснитесь типа данных суммы Inherit: Same as input (по умолчанию) | Inherit: Inherit via internal rule | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,0) | <data type expression>

Зависимости

Программное использование

Coefficients - Тип данных коэффициента Inherit: Same wordlength as input (по умолчанию) | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,0) | <data type expression>

Программное использование

Coefficients minimum - Минимальное значение коэффициентов [] (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Coefficients maximum - Максимальное значение коэффициентов [] (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Product output - Тип выходных данных продукта Inherit: Inherit via internal rule (по умолчанию) | Inherit: Same as input | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,0) | <data type expression>

Программное использование

Accumulator - Тип данных аккумулятора Inherit: Inherit via internal rule (по умолчанию) | Inherit: Same as input | Inherit: Same as product output | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,0) | <data type expression>

Программное использование

State - Тип данных о состоянии Inherit: Same as accumulator (по умолчанию) | Inherit: Same as input | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,0) | <data type expression>

Зависимости

Программное использование

Output - Тип выходных данных Inherit: Same as accumulator (по умолчанию) | Inherit: Same as input | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <data type expression>

Программное использование

Output minimum - Минимальное выходное значение для проверки области значений [] (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Output maximum - Максимальное выходное значение для проверки области значений [] (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Lock data type settings against changes by the fixed-point tools - Предотвратить переопределение типов данных инструментами с фиксированной точкой off (по умолчанию) | on

Программное использование

Integer rounding mode - Режим округления для операций с фиксированной точкой Floor (по умолчанию) | Ceiling | Convergent | Nearest | Round | Simplest | Zero

Программное использование

Saturate on integer overflow - Метод действия переполнения off (по умолчанию) | on

Программное использование

Примеры моделей

Речевой процессор Cochlear Implant

Фильтр адаптивного регулирования шума Filtered-X LMS

Акустическое шумоподавление (LMS)

Fixed-Point Tool

Программируемый конечная импульсная характеристика для ПЛИС

Характеристики блоков

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Генерация HDL-кода Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

Генерация кода ПЛК Сгенерируйте структурированный текстовый код с помощью Coder™ Simulink ® PLC

Преобразование с фиксированной точкой Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Темы

`In` - Входной сигнал
скаляр | вектор | матрица

`Num` - Фильтрация коэффициентов
скаляр | вектор | матрица

`External reset` - Внешний сигнал сброса
скаляр

`⎍` - Включить сигнал
скаляр

`Port_1` - Отфильтрованный выходной сигнал
скаляр | вектор | матрица

`Coefficient source` - Источник коэффициентов
`Dialog parameters` (по умолчанию) | `Input port`

`Filter structure` - Структура фильтра
`Direct form` (по умолчанию) | `Direct form symmetric` | `Direct form antisymmetric` | `Direct form transposed` | `Lattice MA`

`Coefficients` - Фильтрация коэффициентов
`[0.5 0.5]` (по умолчанию) | вектор | матрица

`Input processing` - Обработка на основе выборок или фреймов
`Elements as channels (sample based)` (по умолчанию) | `Columns as channels (frame based)`

`Initial states` - Начальные условия состояния фильтра
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор | | матрица

`Show enable port` - Создайте порт включения
`off` (по умолчанию) | `on`

`External reset` - Сброс внешнего состояния
`None` (по умолчанию) | `Rising` | `Falling` | `Either` | `Level` | `Level hold`

`Sample time (-1 for inherited)` - Временной интервал между выборками
`-1` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Tap sum` - Коснитесь типа данных суммы
`Inherit: Same as input` (по умолчанию) | `Inherit: Inherit via internal rule` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

`Coefficients` - Тип данных коэффициента
`Inherit: Same wordlength as input` (по умолчанию) | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

`Coefficients minimum` - Минимальное значение коэффициентов
`[]` (по умолчанию) | скаляром

`Coefficients maximum` - Максимальное значение коэффициентов
`[]` (по умолчанию) | скаляром

`Product output` - Тип выходных данных продукта
`Inherit: Inherit via internal rule` (по умолчанию) | `Inherit: Same as input` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

`State` - Тип данных о состоянии
`Inherit: Same as accumulator` (по умолчанию) | `Inherit: Same as input` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

`Output` - Тип выходных данных
`Inherit: Same as accumulator` (по умолчанию) | `Inherit: Same as input` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16)` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>`

`Output minimum` - Минимальное выходное значение для проверки области значений
`[]` (по умолчанию) | скаляром

`Output maximum` - Максимальное выходное значение для проверки области значений
`[]` (по умолчанию) | скаляром

`Lock data type settings against changes by the fixed-point tools` - Предотвратить переопределение типов данных инструментами с фиксированной точкой
`off` (по умолчанию) | `on`

`Integer rounding mode` - Режим округления для операций с фиксированной точкой
`Floor` (по умолчанию) | `Ceiling` | `Convergent` | `Nearest` | `Round` | `Simplest` | `Zero`

`Saturate on integer overflow` - Метод действия переполнения
`off` (по умолчанию) | `on`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

Генерация кода ПЛК
Сгенерируйте структурированный текстовый код с помощью Coder™ Simulink ® PLC

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.