定点信号处理
注意
要充分利用 System Toolbox 工具箱中的定点运算支持,必须安装 Fixed-Point Designer™ 软件。
定点特性
该产品中的许多模块都支持定点运算,因此您可以设计使用定点算术的信号处理系统。DSP System Toolbox™ 软件中对定点运算的支持包括
带符号二进制补码和无符号定点数据类型
仿真中的字长范围为 2 至 128 位
在 Simulink® Coder™ C 代码生成目标上,字长范围从 2 到
long的大小溢出处理与舍入方法
使用 Simulink Coder 代码生成软件,为在定点嵌入式处理器上部署而生成 C 代码。生成的代码使用了嵌入式目标平台支持的所有允许的数据类型,并自动包含了所有必要的移位和缩放操作
定点硬件的优势
在信号处理开发中,使用定点硬件而非浮点硬件既有优势,也存在取舍。许多信号处理应用需要低功耗且性价比高的电路,这使得定点硬件成为不二之选。定点硬件通常结构更简单、体积更小。因此,与浮点电路相比,这些单元功耗更低,制造成本也更低。
浮点运算硬件通常体积较大,因为它既需要具备相应的功能,又需要便于开发。浮点硬件能够准确表示现实世界中的数值,其宽广的动态范围降低了溢出和量化误差的风险,并减少了进行缩放的必要性。相比之下,固定点硬件虽然动态范围较小,但正因如此才能实现低功耗、低成本的设计,这也带来了出现这些问题的可能性。因此,定点开发必须在充分利用定点硬件优势的同时,将这些因素带来的负面影响降至最低;这些优势包括:成本和体积效益高的运算单元、更低的功耗和内存占用,以及快速的实时处理能力。
使用 System Toolboxes 工具箱软件进行定点设计的优势
在将定点开发方案实现到硬件之前对其进行仿真,可以节省时间和成本。System Toolboxes 工具箱提供的内置定点运算功能不仅能节省仿真时间,还能帮助您自动生成代码。
借助该软件,您可以轻松运行多种仿真,并选择不同的字长、缩放因子、溢出处理方式和舍入方法,从而在投入硬件开发之前,预先了解各种定点设计方案可能带来的影响。固定小数点开发中常见的风险(如量化误差和溢出)可以在投入硬件之前通过软件进行仿真和缓解。
使用 System Toolbox 工具箱软件和 Simulink Coder 代码生成软件进行定点 C 代码生成,可生成可在定点处理器上直接执行的代码。您在仿真过程中针对缩放、溢出处理和舍入方法所做的所有选择,都会在生成的代码中得到自动优化,从而无需耗时且成本高昂的手动代码优化。