DSP System Toolbox

Festkommaimplementierung von/Codegenerierung aus Modellen von DSP-Systemen

Zusammen mit der Fixed-Point Designer lassen sich mit der DSP System Toolbox Algorithmen für die Verarbeitung von Festkommasignalen modellieren sowie der Einfluss der Quantisierung auf das Verhalten und die Leistung solcher Systeme analysieren.

Die DSP System Toolbox unterstützt:

  • Wortlängen von 1 bis 128 Bit
  • Überlauf- und Rundungsmethoden
  • Die Protokollierung von Überläufen, Maxima und Minima interner Variablen
  • Manuelle und automatische Skalierungen
  • Optionen zum Override von Datentypen und damit zur Steuerung der auf der Systemebene verwendeten Datentypen

Festkomma-Modellierung und -Simulation

Die System Objects und Blöcke in der DSP System Toolbox lassen sich auf Modi für den Festkommabetrieb konfigurieren, wodurch bereits vor der Hardware-Umsetzung Trade-off-Analysen mit verschiedenen Wortlängen, Skalierungen, Überlauf- und Rundungseinstellungen ermöglicht werden.

Die folgenden DSP-Algorithmen unterstützen Festkommamodi:

  • FFTs, DCTs, IFFTs, IDCTs und andere Signaltransformationen
  • Digitale Filter-, Biquad-Filter-, LMS-Filter- und andere Filterimplementierungen
  • Mittelwerte, Varianzen, Autokorrelationen, Histogramme und andere Statistiken
  • Levinson-Durbin, Vorwärtssubstitution, Rückwärtssubstitution und andere Solver für lineare Systeme
  • Matrizen-Multiplikationen, Matrizenprodukte, Matrizensummen, Matrizen 1-Norm und andere Matrizen-Operationen
  • Kumulative Produkte, kumulative Summen, Differenzen, Normalisierungen und andere mathematische Operationen

In Simulink automatisiert die DSP System Toolbox die Konfiguration von Blöcken für Festkommaoperationen und nimmt dabei folgende Einstellungen vor:  

  • Akkumulator- und Multiplizierer-Größen werden so eingestellt, dass die Kompatibilität mit bestimmten Hardware-Targets gewährleistet ist.
  • Das Binärkomma von Filterkoeffizienten wird automatisch auf der Basis der vom Anwender eingestellten Wortlänge und Genauigkeit sowie der aktuellen Werte gesetzt.
  • Bei der Produktausgabe bleiben sämtliche Bits der Produkte aus Filterkoeffizienten und Eingangswerten erhalten.
  • Der Akkumulator wird so konfiguriert, dass keine Überläufe entstehen.
Block dialog for FFT block in DSP System Toolbox.
Blockdialogfeld für den FFT-Block der DSP System Toolbox. Das Dialogfeld enthält Optionen zur Festlegung der Festkomma-Datentypen von Akkumulator-, Produkt- und Ausgabesignalen (erfordert Simulink Fixed-Point).

Entwurf von Festkomma-Filtern

Mit den Filterentwurfs-Funktionen der DSP System Toolbox lassen sich Fließkommafilter entwerfen und dann mit der Fixed-Point Toolbox direkt in Festkommadatentypen konvertieren. Dieser Workflow vereinfacht den Entwurf von Festkommafiltern und ermöglicht die unkomplizierte Analyse von Quantisierungseffekten.

Generieren von C- und HDL-Code

Zusammen mit dem MATLAB Coder und dem Simulink Coder lässt sich aus Algorithmen und Systemmodellen C-Code generieren. Der dabei erzeugte Code eignet sich zur Verifikation, zum Rapid Prototyping sowie zur Implementierung von Systemen im Rahmen der Produktentwicklung.

Der Filter Design HDL Coder kann gemeinsam mit der DSP System Toolbox aus Entwürfen für digitale Filter HDL-Code generieren. Unter Simulink kann außerdem aus Blöcken der DSP System Toolbox mit dem HDL Coder ebenfalls HDL-Code generiert werden.

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