К.Г.Жуков"Справочное руководство пользователя Fixed-Point Blockset"

В оглавление книги \ К следующему разделу \ К предыдущему разделу

Введение

Цифровым системам управления присущи физические ограничения, определяемые дискретными процессами и элементами, которые отсутствуют в непрерывных системах. Например, период квантования в цифровых системах управления задается таймером и зависит от скорости выполнения процессором арифметических операций и других инструкций. Если в качестве вычислительного устройства используется микроконтроллер, то скорость выполнения программы относительно мала. Следовательно, аппаратное обеспечение цифровой системы управления накладывает ограничения на частоту квантования.

Другим ограничением при проектировании цифровых систем управления является конечная длина машинного слова. Это означает, что не все числа могут быть представлены с требуемой точностью в процессоре. Известно, что слово из n- бит обеспечит только 2^n уровней разрешения. Этот эффект известен также как квантование по уровню, поэтому необходимо всесторонне изучить его влияние и учитывать в процессе проектирования.

При создании микропроцессорных систем управления необходимо принять во внимание конечную длину машинного слова, временные задержки, возникающие при выполнении инструкций программы.

Как конечная длина слова микропроцессора влияет на качество системы управления, так нелинейность квантователя и временные задержки влияют на выбор закона управления.

Инструментальный пакет Fixed-Point Blockset представляет собой эффективное средство для исследования перечисленных выше физических ограничений цифровых систем управления, а при совместном использовании с Simulink может выполнять их разработку.

Вторым направлением использования пакета Fixed-Point Blockset является проверка работоспособности и точностных характеристик созданного на основе его функциональных блоков ‘виртуального’ вычислительного устройства. ‘Виртуальное’ устройство является достаточно полным аналогом реального вычислителя. Оно обладает той же самой длиной машинного слова, таким же способом представления числовых данных и реализует необходимые арифметические операции.

В качестве прототипа по целому ряду объективных критериев целесообразно выбирать цифровой процессор обработки сигналов – ЦПОС (или DSP) фирмы изготовителя Motorola. DSP - обеспечивающий достаточно простой и высокоэффективный способ реализации вычислений с фиксированной точкой (скалярная, векторная и матричная арифметика; вычисление трансцендентных функций; генерирование псевдослучайных чисел и т.п.). Добиться работы вычислительного устройства в реальном времени, реализованного на микропроцессорах общего назначения, очень сложно. Fixed-Point Blockset обеспечивает реализацию всех форматов данных DSP.

Основными особенностями, характеризующими DSP, являются:

• быстрая и гибкая арифметика, возможность выполнения операций умножения и умножения с накоплением за один командный цикл;
• защита от переполнения при вычислении сумм;
• расширенный диапазон для операций сложения и умножения с накоплением, обеспечивающий высокую точность вычислений;
• возможность выбора двух операндов за один цикл для повышения скорости выполнения операций;
• эффективная организация ветвлений и циклов.

Совместное использование инструментальных пакетов Fixed-Point Blockset , DSP Blockset и Motorola DSP Developer’s обеспечивает полный цикл программной разработки различных систем цифровой обработки сигналов на базе семейств DSP фирмы Motorola.

Справочное руководство пользователя Fixed-Point Blockset не содержит полного текста перевода справочной документации,поставляемой фирмой MathWorks вместе с пакетом расширения. Переведенный на русский язык материал помогает пользователю правильно назначать соответствующие типы числовых данных, устанавливать свойства и параметры функциональных блоков.

В начале разделов руководства приводится список английских терминологических слов с переводом и пояснениями на русском языке.

В оглавление книги \ К следующему разделу \ К предыдущему разделу