固定小数点ツール

mSimpleFIR モデルを開きます。

open_system('mSimpleFIR');

Embedded Efficient Filter サブシステムを検査します。

open_system('mSimpleFIR/Embedded Efficient Filter');

設計の既知の最小値と最大値がモデル内のブロックで明示的に指定されています。これには、Embedded Efficient Filter サブシステムの入力と出力も含まれます。

固定小数点ツールを開きます。Simulink® の [アプリ] タブの [コード生成] の下で、アプリ アイコンをクリックします。

固定小数点の最適化された変換のワークフローを開始するには、[固定小数点の最適化された変換] を選択します。

解析するサブシステムを選択します。[設計対象のシステム (SUD)] で、Embedded Efficient Filter サブシステムを選択します。

使用する範囲収集方法を選択します。[範囲の収集モード] で、[派生範囲を使用したシミュレーション] を選択します。最適化の範囲解析ステップで、シミュレーションの最小値と最大値、モデル内のブロックで明示的に指定された設計の最小値と最大値、およびモデル内のオブジェクトの範囲を派生させる静的解析で計算される派生した最小値と最大値から、ツールによって範囲が組み合わされます。

[シミュレーション入力] を指定します。この例では、既定のモデル入力をシミュレーションに使用します。

ログ記録される信号の信号許容誤差を指定します。output_signal:1 の [絶対許容誤差] と [相対許容誤差] を 0.01 に設定します。

モデルを固定小数点変換用に準備するには、[準備] をクリックします。固定小数点ツールにより、モデルのバックアップ バージョンが作成され、モデルと変換プロセスとの互換性がチェックされます。準備のチェックの詳細については、固定小数点ツールを使用した変換するシステムの準備を参照してください。

次に、[最適化オプション] ボタンの矢印を展開して、データ型の最適化に使用するオプションを構成します。この例では、既定の設定を使用します。

モデルのデータ型を最適化するには、[データ型の最適化] をクリックします。

最適化プロセスにおいて、設計対象のシステム内のオブジェクトの範囲がソフトウェアで解析されます。最適化では、設計の最小値と最大値や信号許容誤差など、指定したすべての動作の制約が考慮され、目的関数を最小化しながら異種混合のデータ型がシステムに適用されます。この例では、目的関数は既定の Bit Width Sum であり、設計対象のシステムにおける語長の和を最小にするように最適化に指示されます。

最適化プロセスでは、ソフトウェアによっていくつかの設定とモデル コンフィギュレーション パラメーターが変更されます。こうした変更の目的には、診断の非表示、シミュレーション データ インスペクターによるログの有効化、結果によって消費されるメモリの削減、モデルの有効性の確認、最適化プロセスの高速化、データ型オーバーライドの無効化が含まれます。詳細については、データ型最適化によるモデル コンフィギュレーションの変更を参照してください。これらの診断は、最適化の完了後に元に戻すことができます。

最適化プロセスに関する詳細が固定小数点ツールの [最適化の詳細] ペインに出力されます。[停止] をクリックすると、最適化探索が完了する前に最適化ソルバーを一時停止または停止できます。

最適化が完了すると、固定小数点ツールのテーブルに最適化プロセスで見つかったすべての解が表示されます。テーブルの [解 1] が見つかった最適解に相当します。

テーブルにおける解の順序は [コスト] に基づきます。これは、[最適化オプション] メニューで指定した目的関数で定義されます。定義された動作の制約を満たす実行可能解は、解テーブルにおいてステータスがパスとしてマークされます。動作の制約を満たさない解は、失敗のステータスでマークされます。この例では、フィルター サブシステムの出力に対する許容誤差を使用してシステムに望む動作を定義しています。他の種類の動作の制約を定義する方法の詳細については、動作の制約の指定を参照してください。

最適化プロセスでは、モデル内のオブジェクトの範囲と統計がツールで収集されます。それらの範囲を調べるには、[ワークフロー ブラウザー] ペインで BaselineRun を選択します。

[結果] スプレッドシートに、シミュレーションの最小値とシミュレーションの最大値など、最適化の範囲収集フェーズで収集された統計の概要が表示されます。いずれかの結果をクリックすると、[結果の詳細] ペインに追加の詳細が表示されます。[シミュレーション データの可視化] ペインには、モデル内の各オブジェクトによって使用されているビットのヒストグラムの概要が表示されます。

[結果] スプレッドシートに表示される情報はカスタマイズが可能です。また、[探索] タブを使用すると、それらの結果を追加の基準に基づいて並べ替えたりフィルターしたりできます。詳細については、固定小数点ツールでのビューの制御を参照してください。

最適化で見つかった最適解である [解 1] が自動的にモデルに適用されます。この最適化された解をベースライン実行と比較するには、[比較] をクリックします。Embedded Efficient Filter サブシステムで、最適化された固定小数点データ型が適用されたことを確認できます。ログ記録された信号をもつモデルの [比較] をクリックすると、ツールで [シミュレーション データ インスペクター] が開きます。シミュレーション データ インスペクターで、比較する信号として output_signal を選択します。[解 1] のプラント出力信号のプロットは、指定した許容誤差帯域に収まっています。

解テーブルから解を選択して [適用して比較] をクリックすることで、他の解についても調べることができます。

固定小数点ツールでデータ型を最適化した後、最適化ワークフロー ステップを MATLAB® スクリプトにエクスポートすることを選択できます。これにより、現在の最適化ワークフロー ステップを保存し、コマンド ラインで fxpopt を使用してデータ型最適化を続行できるようになります。

[スクリプトのエクスポート] をクリックすると、fxpOptimizationOptions という名前のスクリプトが現在の作業ディレクトリにエクスポートされます。

変換プロセス後に、モデルを変換プロセスの開始時の状態に戻す場合は、[元のモデルを復元] をクリックします。変換の準備段階後にモデルに加えられた変更はすべて削除されます。

mSimpleFIR_fxp モデルを開きます。

open_system('mSimpleFIR_fxp');

Embedded Efficient Filter サブシステムを検査します。

open_system('mSimpleFIR_fxp/Embedded Efficient Filter');

設計の既知の最小値と最大値がモデル内のブロックで明示的に指定されています。これには、Embedded Efficient Filter サブシステムの入力と出力も含まれます。

固定小数点ツールを開きます。Simulink® の [アプリ] タブの [コード生成] の下で、アプリ アイコンをクリックします。

[固定小数点の反復的変換] ワークフローを開始するには、[固定小数点の反復的変換] を選択します。

解析するサブシステムを選択します。[設計対象のシステム (SUD)] で、Embedded Efficient Filter サブシステムを選択します。

使用する範囲収集方法を選択します。[範囲の収集モード] で、[派生範囲を使用したシミュレーション] を選択します。最適化の範囲解析ステップで、シミュレーションの最小値と最大値、モデル内のブロックで明示的に指定された設計の最小値と最大値、およびモデル内のオブジェクトの範囲を派生させた静的解析で計算される派生した最小値と最大値から、ツールによって範囲が組み合わされます。

[シミュレーション入力] を指定します。この例では、既定のモデル入力をシミュレーションに使用します。

ログ記録される信号の信号許容誤差を指定します。output_signal:1 の [絶対許容誤差] と [相対許容誤差] を 0.01 に設定します。

モデルを固定小数点変換用に準備するには、[準備] をクリックします。固定小数点ツールにより、モデルのバックアップ バージョンが作成され、モデルと変換プロセスとの互換性がチェックされます。準備のチェックの詳細については、固定小数点ツールを使用した変換するシステムの準備を参照してください。

次に、範囲を収集します。[範囲の収集] ボタンの矢印を展開して [倍精度] を選択します。[範囲の収集] をクリックして範囲収集実行を開始します。

範囲の収集モードとして [倍精度] を選択した場合、ツールではデータ型オーバーライドを有効にして設計対象のシステムがシミュレートされます。データ型オーバーライドでは、モデル内の固定小数点データ型がグローバルにオーバーライドされるため、量子化の影響を受けません。これにより、モデルの動作についての理想的な浮動小数点のベースラインを確立できます。

範囲収集の結果は BaselineRun に格納されます。[結果] スプレッドシートに、モデルで現在指定されているデータ型 ([SpecifiedDT])、シミュレーションの最小値、シミュレーションの最大値など、範囲収集シミュレーションで収集された統計の概要が表示されます。コンパイルされたデータ型の列 ([CompiledDT]) には、Embedded Efficient Filter サブシステムのすべてのオブジェクトについて double と表示されます。これは、範囲収集シミュレーションでデータ型オーバーライドが適用されたことを示します。

いずれかの結果をクリックすると、[結果の詳細] ペインに追加の詳細が表示されます。[シミュレーション データの可視化] ペインには、モデル内の各オブジェクトによって使用されているビットのヒストグラムの概要が表示されます。シミュレーション データから、モデル内のいくつかのオブジェクトにアンダーフローの可能性があることがわかります。

[結果] スプレッドシートに表示される情報はカスタマイズが可能です。また、[探索] タブを使用すると、それらの結果を追加の基準に基づいて並べ替えたりフィルターしたりできます。詳細については、固定小数点ツールでのビューの制御を参照してください。

次に、[設定] ボタンの矢印を展開して、データ型の推奨に使用する設定を構成します。[推奨] を [語長] に設定します。

収集された範囲と指定したデータ型推奨設定に基づいてデータ型を推奨するには、[データ型を推奨] をクリックします。使用可能なすべての範囲データを使用して、ツールでデータ型推奨が計算されます。これには、設計の最小値と最大値、シミュレーションの最小値と最大値、派生した最小値と最大値が含まれます。設計対象システムのオブジェクトのうち、[固定小数点ツールによる変更に対して出力データ型の設定をロックする] パラメーターがオフになっているすべてのオブジェクトについてデータ型が推奨されます。

推奨されたデータ型をモデルに書き込むには、[データ型を適用] をクリックします。ツールで [SpecifiedDT] 列が更新され、データ型がモデルに適用されたことが示されます。

適用された固定小数点データ型を使用してモデルをシミュレートします。[組み込み型によるシミュレーション] ボタンの矢印を展開して [指定したデータ型] を選択します。その後、[組み込み型によるシミュレーション] をクリックします。

固定小数点ツールで、新しい固定小数点データ型を使用してモデルがシミュレートされ、設計対象システムのすべてのオブジェクトについて、最小値、最大値、およびオーバーフローのデータが記録されます。この情報は EmbeddedRun という新しい実行名で格納されます。EmbeddedRun の横のアイコンにステータスがパスとして表示され、設計対象システムのすべての信号が指定された許容誤差を満たすことが示されます。[シミュレーション データの可視化] ペインが更新され、新しい EmbeddedRun のデータが表示されます。

BaselineRun に格納された理想の結果を新たに適用された固定小数点データ型と比較するには、[SDI で実行して比較] ドロップダウン メニューから EmbeddedRun を選択します。その後、[結果の比較] をクリックして [シミュレーション データ インスペクター] を開きます。

シミュレーション データ インスペクターで、比較する信号として output_signal を選択します。

EmbeddedRun のフィルター出力信号のプロットは、指定した許容誤差帯域に収まっています。

変換されたシステムの動作が要件を満たさない場合や追加のデータ型の選択について効果を調べる場合は、新しい推奨設定の適用後に新しいデータ型を推奨できます。システムの固定小数点の動作が許容される設定が見つかるまで繰り返します。

変換プロセス後に、モデルを変換プロセスの開始時の状態に戻す場合は、[元のモデルを復元] をクリックします。変換の準備段階後にモデルに加えられた変更はすべて削除されます。

mSimpleFIR_fxp_ovf モデルを開きます。

open_system('mSimpleFIR_fxp_ovf');

Embedded Efficient Filter サブシステムを検査します。

open_system('mSimpleFIR_fxp_ovf/Embedded Efficient Filter');

設計の既知の最小値と最大値がモデル内のブロックで明示的に指定されています。これには、Embedded Efficient Filter サブシステムの入力と出力も含まれます。

固定小数点ツールを開きます。Simulink® の [アプリ] タブの [コード生成] の下で、アプリ アイコンをクリックします。

範囲の収集のワークフローを開始するには、[範囲の収集] を選択します。

解析するサブシステムを選択します。[設計対象のシステム (SUD)] で、Embedded Efficient Filter サブシステムを選択します。

使用する範囲収集方法を選択します。[範囲の収集モード] で、[派生範囲を使用したシミュレーション] を選択します。範囲の収集で、シミュレーションの最小値と最大値、モデル内のブロックで明示的に指定された設計の最小値と最大値、およびモデル内のオブジェクトの範囲を派生させた静的解析で計算される派生した最小値と最大値から、ツールによって範囲が組み合わされます。

[シミュレーション入力] を指定します。この例では、既定のモデル入力をシミュレーションに使用します。

ログ記録される信号の信号許容誤差を指定します。output_signal:1 の [絶対許容誤差] と [相対許容誤差] を 0.01 に設定します。

次に、[範囲の収集] ボタンの矢印を展開して、範囲の収集に使用する設定を構成します。[倍精度] を選択して、ベースラインの範囲収集実行時にモデル内のデータ型を一時的に double でオーバーライドします。[範囲の収集] をクリックします。

範囲収集実行の結果は BaselineRun に格納されます。[結果] スプレッドシートに、モデルで現在指定されているデータ型 ([SpecifiedDT])、シミュレーションの最小値、シミュレーションの最大値など、範囲収集で収集された統計の概要が表示されます。コンパイルされたデータ型の列 ([CompiledDT]) には、Embedded Efficient Filter サブシステムのすべてのオブジェクトについて double と表示されます。これは、範囲収集シミュレーションでデータ型オーバーライドが適用されたことを示します。

いずれかの結果をクリックすると、[結果の詳細] ペインに追加の詳細が表示されます。[シミュレーション データの可視化] ペインには、モデル内の各オブジェクトによって使用されているビットのヒストグラムの概要が表示されます。

[結果] スプレッドシートに表示される情報はカスタマイズが可能です。また、[探索] タブを使用すると、それらの結果を追加の基準に基づいて並べ替えたりフィルターしたりできます。詳細については、固定小数点ツールでのビューの制御を参照してください。

次に、モデルで現在指定されている固定小数点データ型を使用してモデルをシミュレートします。[設定] ボタンの矢印を展開して [指定したデータ型] を選択し、[組み込み型によるシミュレーション] をクリックします。

固定小数点ツールで、シミュレーションの結果が EmbeddedRun に格納されます。

EmbeddedRun の横のアイコンに失敗のステータスが表示され、指定された許容誤差を満たさない信号が 1 つ以上あることが示されます。Product ブロックの結果から、この結果に問題があることがわかります。[結果の詳細] ペインには、ブロックが 1670 回オーバーフローしたことが示され、これは語長の選択が十分でないことを示しています。

BaselineRun に格納された理想の結果を固定小数点の結果と比較するには、[SDI で実行して比較] ドロップダウン メニューから EmbeddedRun を選択します。その後、[結果の比較] をクリックして [シミュレーション データ インスペクター] を開きます。シミュレーション データ インスペクターで、比較する信号として output_signal を選択します。