[Dima1060 0]

Здравствуйте!

Помогите разобраться с DSP на STM32F429. Никогда раньше этой темой не занимался, не понимаю в какую сторону начинать копать. Задача такая: мне нужно генерировать белый шум, фильтровать его разными фильтрами и выдавать на аудио ЦАП (48 кГц). Фильтры нужны режекторный второго порядка и полосовой, четвертого порядка, с БИХ. Фильтры я посчитал в матлабе, приготовился уже реализовывать в целочисленной арифметике. Но в этом процессоре есть блок вычислений с плавающей точкой. Я с этим никогда дела не имел. В референс мануале описание этого блока не нашел. Есть некая библиотека CMSIS DSP, в которой реализованы фильтры, но я так понял она мне не подойдет, поскольку там какая то странная структура реализованного IIR фильтра и работает он с какими то блоками данных. А мне надо просто сгенерировать Х, посчитать Y, запомнить Х-1 и Y-1 для следующего отчета.

Скажите, какое преимущество мне даст работа с float и вообще, могу ли я так просто, без всяких библиотек взять и расписать свои фильтры во float?

[adnega 11]

Скажите, какое преимущество мне даст работа с float и вообще,

Сам Матлаб может дать вам характеристики фильтра с учетом квантования.

Целочисленная порой сильно уступает ПТ даже одинарной точности.

 

могу ли я так просто, без всяких библиотек взять и расписать свои фильтры во float?

Я вообще написал фильтр на asm

//---------------------------------------------
//	fpu_iir
//---------------------------------------------
.thumb
.thumb_func
.global	fpu_iir
.type fpu_iir, %function
fpu_iir:
.cfi_startproc
cbnz	r1, fpu_iir_load
bx		lr
fpu_iir_load:
push				{r0-r4, lr}
VPUSH				{s0-s7}
// load f
VLDR.F32			s1, [r3, #0]		// G
VLDR.F32			s2, [r3, #4]		// a1
VLDR.F32			s3, [r3, #8]		// a2
VLDR.F32			s4, [r3, #12]		// b
VLDR.F32			s5, [r3, #16]		// tn-1
VLDR.F32			s6, [r3, #20]		// tn-2
fpu_iir_loop:
// load
ldr				r4, [r0], #4
// s0 <- x
VMOV.F32			s0, r4
// calc tn
VMUL.F32			s7, s1, s0		// G * x
VFMS.F32			s7, s2, s5		// -a1 * tn-1
VFMS.F32			s7, s3, s6		// -a2 * tn-2
// calc y
VADD.F32			s0, s7, s6		// tn-2
VFMA.F32			s0, s4, s5		// b * tn-1
// save t
VMOV.F32			s6, s5			// tn-2
VMOV.F32			s5, s7			// tn-1
// y -> r0
VMOV.F32			r4, s0
// store
str				r4, [r2], #4	
subs				r1, #1
bne				fpu_iir_loop
VSTR.F32			s5, [r3, #16]		// tn-1
VSTR.F32			s6, [r3, #20]		// tn-2
VPOP				{s0-s7}
pop				{r0-r4, pc}
.size	fpu_iir, .-fpu_iir
.cfi_endproc

[Dima1060 0]

Я вообще написал фильтр на asm

На asm то понятно, компилятор никуда не денется. А на Си если писать, для операций с float надо что-то настраивать, подключать? Или просто задать коэффициенты float a,b; float x,y; и пошел их перемножать, складывать, вычитать, а компилятор сам подставит нужные команды, для работы с плавающей точкой? Под компилятором я подразумеваю Keil.

[aaarrr 69]

А на Си если писать, для операций с float надо что-то настраивать, подключать?

Ничего не надо настраивать, только ядро правильное указать.

[Dima1060 0]

Ничего не надо настраивать, только ядро правильное указать.

Да, я попробовал перемножить два int-a и два float-a, посмотрел дизассемблер, там отличие только в том, что в первом случае команда MULS, а во втором VMUL.F32

Судя из статьи, VMUL.F32 выполняется за 1 такт, как и обычное умножение. Круто!

Тогда у меня еще один вопрос, на входе у меня генератор белого шума, который выдает int, а на выходе, для ЦАП мне надо 24-битное число. Как в первом случае быстро преобразовать int (сдвинутый на 6 разрядов, чтобы на входе тоже было 24 бита) во float, а во втором случае float в int?

 

И я правильно понимаю, что используя float вместо int я нисколько не потеряю в скорости выполнения программы? Даже выиграю, с учетом того, что не надо будет масштабировать результат?

[aaarrr 69]

Как в первом случае быстро преобразовать int (сдвинутый на 6 разрядов, чтобы на входе тоже было 24 бита) во float, а во втором случае float в int?

Поделить/перемножить с требуемым масштабным коэффициентом.

[adnega 11]

Как в первом случае быстро преобразовать int (сдвинутый на 6 разрядов, чтобы на входе тоже было 24 бита) во float, а во втором случае float в int?

Сдвиг на 6 разрядов можно заменить на умножение на константу 2^6.

Эту константу можно внедрить в коэффициенты фильтра.

Есть команды МК для преобразований int во float и обратно.

[Dima1060 0]

Есть команды МК для преобразований int во float и обратно.

какие?

где можно про них подробней почитать?

Сдвиг на 6 разрядов можно заменить на умножение на константу 2^6

То есть, сдвиг на 6 разрядов выполняется за 6 тактов, а умножение на константу - за один, хитро.

Но деление на константу выполняется за 14 тактов

 

Еще у меня в фильтре получается очень большое соотношение частоты дискретизации и частоты среза. Чтобы правильно посчитать фильтр надо иметь высокую точность. Как прикинуть, хватит ли мне float-а, зная порядок коэффициентов фильтра?

[DASM 0]

какие?

Еще у меня в фильтре получается очень большое соотношение частоты дискретизации и частоты среза. Чтобы правильно посчитать фильтр надо иметь высокую точность. Как прикинуть, хватит ли мне float-а, зная порядок коэффициентов фильтра?

Насколько мой склероз помнит - тут нужно ресэмплинг делать и использовать CIC фильтры, длиннющие FIR/IIR в данном случае совсем не гуд.

 

[Dima1060 0]

Насколько мой склероз помнит - тут нужно ресэмплинг делать и использовать CIC фильтры, длиннющие FIR/IIR в данном случае совсем не гуд.

Как это обойти - другой вопрос. В матлабе я рассчитал коэффициенты длиной 13 бит Quantized Numerator. Одновременно там рассчитываются некие идеальные коэффициенты Reference numerator, которые получаются длиннее. Так вот у меня вопрос, как прикинуть, нельзя ли эти Reference numerator записать в виде float, хватит ли точности float?

[DASM 0]

Так у флоат 23 бита мантиссы, как оно может быть менее точным, чем 13 бит?

[Dima1060 0]

Так у флоат 24 бита мантиссы, как оно может быть менее точным, чем 13 бит?

Чтобы оперировать 13-битными числами мне пришлось считать фильтр на пониженной частоте квантования, а потом ее повышать. А для float я хочу сразу делать фильтр на высокой частоте квантования.

[DASM 0]

Понятно. Математик из меня никакой, может просто промоделируете в Матлабе или SystemVue это?

[Dima1060 0]

Понятно. Математик из меня никакой, может просто промоделируете в Матлабе или SystemVue это?

Я не знаю как заставить считать матлаб во float. Свои фильтры, целочисленные, я в маткад моделировал. Но там все понятно, раз коэффициенты 13 бит, такая точность и будет. А как там точность float задать я не знаю. Ну запишу я в свою модель идеальные коэффициенты из матлаба, он их посчитает как то, может с двойной точностью. А контроллер то будет с одинарной точностью считать.

[DASM 0]

Не знаю что и сказать, SystemVue позволяет считать и флоат и дабл и фиксед с любой точностью коэфф. и кол-ва бит. Матлаб, уверен, тоже.