Hauptmerkmale

  • Spezifikation von Festkomma-Datentypen in MATLAB, Simulink und Stateflow
  • Bitgenaue Simulation von Festkomma-Algorithmen und Algorithmen mit einfacher Genauigkeit
  • Histogramme und zugehörige Tools zur Erkundung und Optimierung von Datentypen
  • Apps für die Umwandlung von doppelgenauen Darstellungen in Festkomma-Darstellungen oder Darstellungen mit einfacher Genauigkeit
  • Instrumentierung zur Erfassung der Minimal- und Maximalwerte von Simulationen
  • Bereichsanalyse für die Evaluierung der Minimal- und Maximalwerte für den gesamten Entwurf
  • Tools zur Erkennung von Überlauf und Genauigkeitsverlust für die Fehlerbehebung und Visualisierung
Verwendung von Fixed-Point Designer, um Datentypen und Skalierungen für MATLAB, Simulink und Stateflow anzugeben und anzuzeigen.

Festkomma-Spezifikation

Mit Fixed-Point Designer können Sie alle Festkomma-Eigenschaften Ihres MATLAB-Codes, Ihrer Simulink-Modelle und Stateflow-Diagramme umfassend definieren. Vollständige Kontrolle von Signierung, Wortlänge und Skalierung. Unterstützung anwendungsspezifischer Wortlängen von 1 Bit bis mindestens 128 Bit. Binärkomma-Skalierung und beliebige Slope-and-Bias-Skalierung, die für Sensoren und Aktuatoren erforderlich ist, wird ebenfalls unterstützt. Sie können die mathematischen Operationen steuern, z. B. die Handhabung von Rundung und Überlauf.

Fixed-Point Designer bietet eine Vielzahl an Funktionen, wie z. B. mathematische und bitweise Operationen, Array- und Matrix-Operatoren, CORDIC-Implementierung und trigonometrische Funktionen zur Unterstützung von Festkomma-Berechnung.

Mit Fixed-Point Designer können Sie die Festkommaarithmetik steuern. In MATLAB können sich Festkomma-Variablen entweder einen Satz von arithmetischen Attributen teilen oder verfügen jeweils über ihre eigenen definierten arithmetischen Attribute.

Durch die Verwendung des Fixed-Point Designers mit dem MATLAB Coder™ oder dem Embedded Coder® können Sie einen reinen Ganzzahl-C-Code aus Ihrem Festkomma-MATLAB-Code generieren. Wenn Sie den Fixed-Point Designer zusammen mit dem HDL Coder™ verwenden, können Sie einen bitgenauen, synthetisierbaren Verilog® - und VHDL® -Code aus Ihrem Festkomma-MATLAB-Code, Ihren Simulink-Modellen und Ihren Stateflow-Diagrammen generieren.

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Bitgenauer Entwicklungsworkflow

Fixed-Point Designer bietet bitgenaue Übereinstimmung in einem Workflow, der Model-Based-Design nutzt. Die Antwort eines Festkomma-Algorithmus ist für alle Arten der Simulation und Codegenerierung bitgenau, einschließlich Beschleunigung und Software-in-the-Loop. Analyse und Verifizierung eines Festkomma-Algorithmus basieren auf bitgenauen Darstellungen. Durch bitgenaue Übereinstimmung werden viele Vorteile von Model-Based Design maximiert, wie z. B. die Möglichkeit, Probleme früh im Workflow zu entdecken, wenn sie einfacher und kostengünstiger zu beheben sind.

Nachdem Sie die Festkomma-Eigenschaften Ihres Designs konfiguriert haben, können Sie dessen Verhalten simulieren. In Simulationen lässt sich der für die Implementierung des Modells als Festkomma Embedded System am besten geeignete Kompromiss zwischen Wertebereich und Genauigkeit ermitteln.

Mit den Tools in Fixed-Point Designer können Sie auf diese Werte zugreifen und damit die Datentypen von Signalen verändern. Dadurch lässt sich die Genauigkeit des Systementwurfs unter gleichzeitiger Einhaltung der erforderlichen Wertebereiche verbessern. Sie können Datentypbereiche mithilfe von Mindest- und Höchstwerten der Entwicklung, Simulationsergebnissen oder abgeleiteten Mindest- und Höchstergebnissen angeben. Bei Simulink-Modellen können Sie Ausgabedatentypen sperren, damit sie nicht geändert werden.

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Erkundung und Optimierung von Datentypen

Der Fixed-Point Designer bietet Tools für eine systemweite Visualisierung der Simulationsbereiche und analysiert, wie die verschiedenen Signale zu einer bestimmten Datentypauswahl passen. Der Fixed-Point Designer erleichtert Ihnen den Back-to-Back-Vergleich zwischen Ihrem idealen Gleitkomma-Entwurf und der eingebetteten effizienten Implementierung mithilfe von optimalen Datentypen.

Durch die Möglichkeit Datentypen zu überschreiben, können Sie Ihre eingebetteten Festkomma-Entwürfe und Entwürfe mit einfacher Genauigkeit im Handumdrehen in eine Darstellung mit doppelter Genauigkeit umwandeln und auf diese Weise die Auswirkung der Quantisierung analysieren. Sie können auf einfache Weise Back-to-Back-Simulationen von idealisiertem Verhalten und eingebettetem Verhalten durchführen. Durch die Integration des Workflows in den Simulation Data Inspector kann ganz einfach festgestellt werden, ob die eingebetteten Antworten, wie z. B. das Quantisierungsrauschen, innerhalb der gewünschten Toleranzbereiche der Double-Antworten liegen.

Dadurch wird es auf einfache Weise ermöglicht, Datentypen iterativ anzupassen, die neuen eingebetteten Antworten zu erfassen und anschließend festzustellen, ob der neue Entwurf die Toleranzanforderungen in Bezug auf den Entwurf mit doppelter Genauigkeit erfüllt. Diese einfache Iteration ermöglicht die problemlose Erkundung und Optimierung von Datentypen, Rundungsmodi und Sättigungseinstellungen.

Histogramm-Visualisierung von Signalen zur Hervorhebung von Überläufen und Unterläufen


Umwandlung von doppelgenauen Darstellungen in Darstellungen mit einfacher Genauigkeit oder Festkomma-Darstellungen

Der Fixed-Point Designer liefert Analysetools zur effizienten Umwandlung von doppelgenauen Entwurfs-Darstellungen in Darstellungen mit einfacher Genauigkeit oder Festkomma-Darstellungen. Das Fixed-Point Tool bietet einen geführten Workflow zur iterativen Erkundung der verschiedenen gewählten Datentypen in Bezug auf die Erfüllung der numerischen Genauigkeitsanforderungen und in Bezug auf die optimale Nutzung der eingebetteten Hardware. Mithilfe des Analyserahmens können Sie den dynamischen Bereich der in Ihrem Entwurf enthaltenen Variablen überwachen und sicherstellen, dass sich der Algorithmus innerhalb von Gleitkomma- und Festkomma-Darstellungen einheitlich verhält.

Sie können den Fixed-Point Designer in MATLAB oder Simulink nutzen, um Minimal- und Maximalwerte aus der Simulation oder Bereichsanalyse zu erfassen und um vorgeschlagene Datentypen abzurufen. Für jedes Signal und jede Variable in Ihrem Entwurf wird ein Histogramm erstellt. Sie können dieses Histogramm verwenden, um die Wort- und Bruchzahllängen für Ihre Festkomma-Variablen zu optimieren. Sie können jede nichtunterstützte MATLAB-Funktion in Ihrem Entwurf durch eine Lookup-Table-Näherungsfunktion ersetzen.

Das Fixed-Point Tool im Fixed-Point Designer kann Bereichsdaten durch das Ausführen von Informationen und Protokollieren von Bereichsinformation oder durch abgeleitete Bereichsanalyse sammeln.
Ermitteln und Darstellen von simulierten Wertebereichen für Variablen innerhalb von MATLAB Funktionsblöcken mithilfe des Fixed-Point Tools. Die auf Simulationsdaten beruhende Analyse der Wertebereiche wird genutzt um die Datentypen einzelner Variablen vorzuschlagen.

Workflow zur Umwandlung eines idealen Gleitkomma-Entwurfs in einen eingebetteten effizienten Entwurf.  


Modell-Instrumentierung und Bereichsanalyse

Der Fixed-Point Designer ermöglicht die Erfassung von Simulationsbereichsdaten mittels modellweiter Instrumentierung. Dazu ist es nicht erforderlich, dass Sie alle Signaldaten in Ihrem Modell aufzeichnen. Diese Bereichsdaten bilden die Grundlage für den Vorschlag von Datentypen und für die Erfassung von Statistiken wie z B. Histogrammdaten, die bei der Entwurfsanalyse hilfreich sein können.

Der Fixed-Point Designer stellt auch abgeleitete Bereiche auf Grundlage der mathematischen Analyse Ihrer Entwürfe bereit. Diese können Sie dazu verwenden, die Worst-Case-Bereiche für Ihren Entwurf festzulegen, ohne dass Sie dazu umfassende Simulationen an Prüfständen durchführen müssen. Mithilfe der abgeleiteten Bereiche können Sie sicherstellen, dass Ihr Entwurf alle möglichen Arten von Überläufen verhindert oder damit umgehen kann.

Mittels Fixed-Point Tool werden die Minimal- und Maximalwerte einer Simulation auf Basis einer Testbench dargestellt. Zudem wird die Option angezeigt, Bereiche auf Basis der im Modell angegebenen Minimal- und Maximalwerte des Entwurfs abzuleiten.


Erkennung von Überlauf und Genauigkeitsverlust

Der Fixed-Point Designer bietet Tools, mit deren Hilfe schnell und einfach die Auslöser für Überlauf, Genauigkeitsverlust und verschwendete Bereiche oder Genauigkeit ermittelt werden können. Durch das Überschreiben mit Werten doppelter Genauigkeit ist es möglich, das ideale Gleitkomma-Verhalten eines Modells zu visualisieren und in Bezug auf die angegebenen, eingebetteten Festkomma-Datentypen zu analysieren.

In einer Grafik werden Histogramme dargestellt, in denen sich der idealisierte Bereich und der Bereich mit den eingebetteten Festkomma-Datentypen überlagern. Dadurch kann leicht erkannt werden, wo Überlauf und Unterlauf entstehen und wo Bereichs-Bits und Genauigkeits-Bits verloren gehen. Dadurch wird leicht erkennbar, an welchen Stellen Datentyp-Verbesserungen sichergestellt sind.

Sie können einen Überlauf/Unterlauf nachverfolgen und einem bestimmten Element des Entwurfs zuordnen, wie beispielsweise dem jeweiligen Block, Element eines Stateflow-Diagramms oder einem Bereich im MATLAB Code. Der Fixed-Point Designer kann mit dem Diagnoseprogramm in Simulink kombiniert werden. Auf diese Weise können Entwurfsfehler wie ein Laufzeit-Überlauf erkannt und isoliert werden. Dank der Möglichkeit, das Diagnoseverfahren für einzelne Modellelemente (wie z B. einen Timer mit ordnungsgemäßem Überlauf) zu deaktivieren, können Sie Ihre Zeit nur mit den wahren problematischen Stellen sinnvoll verbringen.

Nachverfolgung eines Überlaufs bis hin zu einem bestimmten Block im Modell.