Анализ сигналов, разработка алгоритмов и синтез систем цифровой обработки сигналов
Продукты для обработки сигналов MathWorks — это большой набор средств и алгоритмов для анализа, синтеза и моделирования систем с цифровыми сигнальными процессорами. С помощью этих продуктов решение задач происходит несравнимо быстрее, чем при помощи традиционных языков программирования, таких как C или C++.
Встроенный алгоритм и среда разработки систем обеспечивает:
- Получение результатов измерений и анализ сигналов
- Имитацию эффектов реальных условий работы и внутрисистемных взаимодействий в работе алгоритма
- Генерацию C или HDL кода для запуска на встраиваемых цифровых сигнальных процессорах (DSP), специализированных интегральных схемах (ASIC) и программируемых пользователем вентильных матрицах (FPGA)
- Разработку алгоритмов для обработки сигналов, связи, приложений для работы с видео- и аудиоданными
Закажите бесплатный интерактивный комплект материалов по цифровой обработке сигналов (материалы на английском языке)
Data Acquisition Toolbox
Signal Processing Toolbox
Statistics Toolbox
Wavelet Toolbox
Simulink Fixed Point
Simulink HDL Coder
Обработка сигналов для исследований и анализа данных
MATLAB, Simulink и продукты для обработки сигналов позволяют анализировать сигналы, поступающие из инструментов и других источников данных. В этих продуктах реализована полноценная среда для получения сигнала, анализа, обработки, визуализации и разработки алгоритма. Предлагаемые подходы к решению задач легко освоить: разработчик не обязан быть специалистом в области цифровой обработки сигналов.
Получение и анализ сигналов в единой среде
Продукты MathWorks позволяют получать и обрабатывать сигналы в единой среде. Сигналы в реальном времени поступают в рабочую среду непосредственно с подключенных осциллографов, генераторов функций и других совместимых с персональным компьютером аппаратных средств и инструментов для тестирования и измерений.
При помощи встроенных средств можно проводить анализ характеристик полученных сигналов и использовать различные варианты визуализации: графики во временной и частотной области, двумерные и трехмерные графики, объемные представления и др.
Быстрое исследование идей и разработка алгоритмов
Встроенные библиотеки позволяют исследовать идеи и тестировать их реализацию в системе обработки сигналов. Для этого в них реализована вся необходимая функциональность: преобразование сигнала, оконные функции, многоскоростные и статистические операции обработки сигнала, методы разработки фильтров. Благодаря этим библиотекам становится возможным ускорение итераций разработки, оптимизация быстродействия и точности, выбор лучшего алгоритма для системы.
Для решения сложных задач, затрагивающих различные сферы инженерной деятельности, разработчик может применить алгоритмы обработки изображений, статистики, управления и библиотеки современных численных вычислений.
Создание и развертывание разработанного алгоритма
После разработки алгоритма для цифровой обработки сигналов можно немедленно предоставить его конечному пользователю, не переписывая код на другие языки программирования.
MATLAB Compiler™ позволяет создавать из приложений MATLAB независимые исполняемые модули или динамически подключаемые библиотеки. При этом конечный пользователь может запускать приложение вне среды MATLAB. Таким образом можно сэкономить время разработчика, не переписывая код алгоритма на другие языки программирования.
Разработка и верификация систем цифровой обработки сигналов
В MATLAB, Simulink и продуктах для обработки сигналов реализована поддержка определенной последовательности действий для верификации, прототипирования и реализации аудио-, видеосистем, систем связи, радарных и других систем, требующих интенсивной обработки сигналов.
Разработка эффективных алгоритмов для встроенных систем цифровой обработки сигналов
При разработке встроенных систем обработки сигналов приходится преобразовывать высокоуровневый код, описывающий концепцию, в версию, использующую хорошо подобранный набор низкоуровневой арифметики и логических операций.
Продукты MathWorks позволяют прийти к этапу реализации разработки наиболее прямым путем. Можно выполнять моделирование алгоритма, преобразованного для вычислений с фиксированной точкой, с точностью до бита. После этой проверки алгоритм MATLAB, использующий как вычисления с фиксированной, так и с плавающей точкой, может быть скомпилирован в эффективный и численно достоверный код C. Таким образом на всех стадиях разработки - от концепции до реализации - используется единый источник данных (модель) и единая среда разработки.
Исследование поведения системы до аппаратной реализации
Единая среда для исполнения моделей и проверки позволяет существенно ускорить выполнение верификации. До аппаратной реализации могут быть созданы экспериментальные стенды для эталонной модели, на которых исследуется поведение системы и ее соответствие заданным требованиям.
После создания модель может быть использована на последующих этапах разработки и верификации. Например, модель может быть соединена с эмуляторами HDL или имитаторами сигналов (как аналоговых, так и смешанных) от сторонних разработчиков, средствами разработки встроенных систем и макетными платами. Повторно используя модель в качестве экспериментального стенда, можно выполнять параллельное моделирование, моделирование с процессором в контуре (PIL), программно-аппаратное моделирование (HIL).
Создание прототипов для тестирования разработки на встроенном программном обеспечении или целевых вычислительных машинах
Та же среда разработки, в которой выполняется модель и происходит верификация, может быть использована для реализации встроенной системы обработки сигнала в реальном времени. Код C генерируется непосредственно из модели системы, после чего его можно загрузить и выполнить на поддерживаемой плате для цифровой обработки сигнала. Так происходит проверка поведения алгоритма в реальном времени.
Для реализации разработанной системы на целевой ПЛИС или прикладной интегральной схеме предусмотрена генерация непосредственно из модели кода HDL, работающего с точностью до бита и цикла. Полученный в результате автоматической генерации код является синтезируемым, то есть его можно легко экспортировать в САПР разработчика ПЛИС для аппаратной реализации.
Связанные вебинары:
MATLAB для программистов на C/C++
Введение в MATLAB® 7 (на русском языке)
Введение в систему Simulink в обработке сигналов и связи
Моделирование и реализация цифровых систем связи
Обработка и анализ данных с помощью пакетов Statistics Toolbox и Curve Fitting Toolbox
Обработка изображений с помощью MATLAB®
Разработка и проверка встроенных систем обработки сигналов в среде Simulink
