MATLAB R2012a HDL Code Generation, непонятки с типами, знаками, размерностями Опции

[LiNED]

Написал простую функцию, расчет положения при падении объекта в воздухе. На вход подаются текущие координаты (in_x, in_y), текущая скорость (in_spdx, in_spdy), масса объекта(mass), коэффициенты для горизонтального/вертикального сопротивления воздуха (R_x, R_y) и частота дискретизации (sample_time).
Сначала вычисляю конечные составляющие скорости: вертикальную составляющую с учетом силы тяжести и коэффициента сопротивления воздуха, и вертикальную просто с учетом коэффициента сопротивления воздуха.
Потом вычисляю координаты, при этом беру скорость как среднее арифметическое от начальной/конечной скоростей.
Это для понимания ситуации, код MATLAB привожу ниже:

Код

function [out_x, out_y, out_spdx, out_spdy] = par_model(in_x, in_y, in_spdx, in_spdy, mass, R_x, R_y,sample_time)
    
    out_spdx = in_spdx + R_x*in_spdx*in_spdx/mass;
    out_spdy = in_spdy + ((R_y*in_spdy*in_spdy/mass)-9.8);
    
    out_x = in_x + (out_spdx+in_spdx)*sample_time/2.0;
    out_y = in_y + (out_spdy+in_spdy)*sample_time/2.0;
end

Соответственно, тестовое окружение для него работает следующим образом. Беру большие массивы нулей, даю в первом значении начальные условия, задаю коэффициенты и массу, и последовательно забиваю массивы числами пока объект не достигнет земли (т.е. пока текущая координата y(i) не станет отрицательной или равной нулю) либо пока не кончится массив. Код ниже, содержит два теста:

Код

% INIT ARRAYS
x = zeros(10000,1,'double');
y = zeros(10000,1,'double');
vx = zeros(10000,1,'double');
vy = zeros(10000,1,'double');

%
%TEST ONE
%
H = 1000;

x(1) = 2;
y(1) = H;
vx(1) = 2;
vy(1) = 0;
K_x = -0.001;
K_y = 0.001;

m = 1;
sample_time = 0.002;

i = 1;

while y(i)>=0 && i<=10000
   [x(i+1), y(i+1), vx(i+1), vy(i+1)] = par_model(x(i), y(i), vx(i), vy(i), m, K_x, K_y, sample_time);
   i = i + 1;
end

subplot(2,1,1);
plot(x(1:i)+1i*y(1:i));

%
%TEST TWO
%
H = 100;

x(1) = 4;
y(1) = H;
vx(1) = 2;
vy(1) = 0;
K_x = 0.0001;
K_y = 0.003;

m = 1;
sample_time = 0.002;

i = 1;

while y(i)>=0 && i<=1000
   [x(i+1), y(i+1), vx(i+1), vy(i+1)] = par_model(x(i), y(i), vx(i), vy(i), m, K_x, K_y, sample_time);
   i = i + 1;
end

subplot(2,1,2);
plot(x(1:i)+1i*y(1:i));

Теперь собственно описание проблемы:
Попытка сгенерировать для этого кода вариант с фиксированной точкой приводит к следующей ошибке:
-------------- output variable : out_x --------------
Matrix dimensions must agree.
При этом графики строятся, но на них показан бред - объект вместо того, чтобы плавно падать, стремительно взлетает ввысь. Моделирование исходного кода заканчивается успешно и без ошибок/предупреждений.
Еще выяснилось, что:
Деление пополам (при вычислении среднего арифметического) кодер заменяет на смещение на разряд, при этом благополучно игнорируя знаковость. А поскольку для вертикальной координаты делимое, как правило, отрицательно - ясно почему взлетает объект.
Также выяснилось, что масса благополучно округляется с единицы на ноль, в результате чего моделирование готового fixed point тестового окружения приводит к куче ошибок типа деления на ноль.
Самое печальное, что попытки зафиксировать типы для значений не решают проблемы, выставлял для всех переменных ufix16_En24, ставил для массы целочисленный тип, но все равно в результатах получался бред.

Есть у кого предложения по решению этих проблем?

Сообщение отредактировал LiNED - Sep 17 2012, 13:53

[ИльяКи]

Можно взять Simulink и вставить как блок-модули вашу логику а место где деление - вставить как Verilog файл. Помниться мы так делали когда нас не устраивали ньюансы laughing.gif правда много вставлять Verilog-а не получалось - жаба падала, но в ключевых моментах это нам помогло.

Ну это костыли еще посуровее будут, получается надо препарировать модель в местах деления пополам, такое зверство над моделью Безусловно, мне как начинающему будет полезно поманьячить лишний раз, но для чего-то серьезного надо бы уходить от подобной практики.

Послушать отзывы так попытки использования MATLAB для мало-мальски эффективной HDL-генерации пока что есть утопия и лучше сразу писать в HDL. А так радужно это дело мне описывали, мол, написал функцию - она сразу так красиво сама в код заделалась и хоть сразу компиль и зашивай в ПЛИСину или разводи в ASIC, только настройки успевай выставлять. А оказалось что эта система даже об элементарную арифметику уже спотыкается =_=

[Tue]

Попробую повыступать в защиту HDL Code Generation в Simulink и использования его для проектирования ПЛИС. Здесь пишу скорее не топикстартеру, а людям, начавшим обсуждать Simulink HDL Coder

Послушать отзывы так попытки использования MATLAB для мало-мальски эффективной HDL-генерации пока что есть утопия и лучше сразу писать в HDL. А так радужно это дело мне описывали, мол, написал функцию - она сразу так красиво сама в код заделалась и хоть сразу компиль и зашивай в ПЛИСину или разводи в ASIC, только настройки успевай выставлять. А оказалось что эта система даже об элементарную арифметику уже спотыкается =_=

Вот вообще с Вами не согласен. Никакой утопии нет, нужно просто "уметь готовить". Уже лет 5 наверное использую HDL Coder для Simulink'а для разработки проектов ПЛИС (об этом несколько раз писал на форуме, правда не в этом разделе). Именно нативный, без всяких вендорных фишек типа System Generator или DSP Builder (хотя если речь идет о серьезном ЦОС, то лучше конечно использовать их для получения максимального быстродействия в кристалле)

Ну т.е. что кроме фильтров вы генерировали с матлаба, использовали симулинк или m файлы, какое по вашему качество реализации получилось ? Интересует не столько Xilinx/Altera DSP Builder, а чистый нативный HDL кодер.

Да много чего генерировал, полноценные большие проекты делал в Симулинке, потом выход на VHDL/Verilog. Качество реализации зависит от степени приложения мозгов в проектировании. Если рассматривать это средство как инструмент для домохозяек и "бездумно" делать модель, то и код будет соответствующий. В случае же когда при проектировании есть понимание во что в ПЛИС превратится та или иная конструкция в модели, то все получается нормально. Да, возможно найдутся случаи, когда руками получится оптимальнее (площадь, время, ...) но у меня такого пожалуй не было. Да и не этим (не только этим) ценен для меня такой метод проектирования. Чтобы не повторяться можно почитать вот тут немного.

[des00]

Да много чего генерировал....

Спасибо за развернутый ответ, сгонял на конференцию, пообщался, посмотрел как люди работают, был несколько шокирован возможностями. В общем да, его нужно уметь готовить. Щас сижу изучаю синтез Digital Filter, блин, он даже оптимизирует csd умножители почти как человек. В планах собрать простой демодулятор и проверить ресурс, сравнить со своими наработками.

Один большой минус, цена.....

PS. Проверил валидацию задержек, на примере простых Digital Filter, теперь понятно как сделать cycle-accurate модель. Извините за глупые вопросы в начале %)

[Tue]

...сгонял на конференцию....

А есть какие-нить материалы в электронном виде ?