Hallo alle zusammen, ich hoffe hier hat bereits jemand mit dem FIR Compiler von Altera gearbeiten! ich weiss nämlich gerade nicht weiter! In den angehängten Bildern 1 und 2 seht ihr meinen "Filter" Ich hab hier extra nur 11 Koeffizienten gewählt, um leicht die "Gleichspannungsverstärkung" durch Addition der Filterkoeffizienten zu bestimmen. Hier kommt etwas knapp über 1 raus. Wenn ich jetzt aber eine konstante 1 (als ein Bit eingangswort) in den Filter übergebe, und das ausgangssignal mit Signaltap auslese, erscheint der Vektor aus Bild 3. Eigentlich würde ich hier aber mehr oder weniger sowas wie 11 oder 12 Einsen erwarten. Ein überlauf schließe ich aus, weil ich es vorher mit echten Werten ausprobiert habe, die ebenfalls alle deutlich zu klein wieder gegeben wurden. Weiss jemand weiter? Danke
Dein Filter hat keine DC-Verstärkung von 1.000, sondern von 1.0498 Du hast die Bitbreite Deiner Koeffizienten auf 10 skaliert, d.h. 10 Bit + Vorzeichen. Der Wert 1.000 ist also als 0x0400 darzustellen. Das was aus dem FIR-Filter rauskommt, wenn Du eine 1.000 am Eingang anlegst (hier also den Wert 0x0400), ist die Koeffizientensumme. Und die ist, wie Du leicht nachrechnen kannst, 0x0433 (= 1075) Dein Filter arbeitet also korrekt. Gruß, Thosch
Ähm, halt, stop! Da hab ich mich etwas vertan, Du hast 11 Bit Daten + Vorzeichen... Nur die Koeffizienten sind auf 10 Bit skaliert. Beim Mittenkoeffizient hätte ich allerdings eine 512 erwartet für 0.5 Da ist wohl auf Kosten von 2 Promille Fehler ein Bit wegoptimiert worden. Wie sehen die Koeffizienten in Vektordarstellung aus? Wie breit sind die wirklich? Und was genau hast Du (als Vektor) reingegeben ins Filter? Wenn der Ausgang bei 0x400 am Eingang 0x433 liefert, entspricht die Berechnung jedenfalls Deinen Koeffizienten. Gruß, Thosch
Mach doch mal die Impulsantwort auf einen Impuls der Stärke 1. Da müssten dann Deine Filterparameter 1:1 hinten wieder rauspurzeln, und Du hast auch die Skalierungsfrage gelöst. Und kannst erst noch schauen, ob Du allenfalls an Genauigkeit verlierst.
Guten Morgen und vielen Dank für eure Antworten. @ Thosch, - ich weiss leider nicht recht, wie ich mir die Koeffizienten in Vektordarstellung anzeigen lassen, Tip? - Als Eingangssignal in den Filter dient mir ein Std_Logic_vector(0 downto 0) mit dem Wert '1'; - Mir ist nur nich ganz klar, warum man einen Eingangsbereich von 0 bis 1 (1 Bit) bei 12 bit / 11 bit ohne Vorzeichen, nicht so aufteilt, dass die 1 einer 0x07FF entspricht? Würde ich den Bereich von 0 bis 1 mit 2 bit quantisieren, würde ich doch auch von 0 bis 0.25 die 00, von 0,25 bis 0,5 die 01, 0,5 bis 0,75 die 10 und von 0,75 bis 1 die 11 übergeben. @ Peter, werd mal eine Schleife implementieren und schauen ob ich so ans Ziel komme. Danke für jede sinnvolle Anmerkung weiterhin sehr dankbar
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Hab jetzt mal den Versuch mit der Impulsantwort übernommen, es ergeben sich, scheinbar richtig, meine Filterkoeffizienten. Was mir aber weiterhin nicht klar wird, ist die Darstellung des konstanten '1' 1Bit eingangsdatenstrom
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So,da es so scheint, als liefert der FIR Compiler ständig Gleichtacktverstärkungen größer 1, habe ich die Koeffizieten 0.25, 0.5, 0.25 manuell übergeben und mit 32bit verarbeiten lassen Das Ergeniss sieht fast so aus, wie ich es erwartet habe 0xFFFFFFFD Es sieht also auch so aus, als sei das MSB nicht als Vorzeichenbit zu betrachtet, sondern wirklich 32Bit unsigned. Was mich jetzt nur weiterhin verwundert sind die Ergebnisse der Filterstrukturen des FIR Compilers! Wird hierbei irgendwie mit Vorzeichenbit ausgegeben? oder wie sind die Ergebnisse zu verstehen? Danke andy
Wenn Du Deine Filterkoeffizienten-Skalierung anschaust, ist fadengerade klar, dass 1 mit 0x400 repräsentiert wird (z.b 1024 = 325 / 0.31831). Und ganz klar ist es nicht ein unsigned (sonst könntest Du -108 als output der Impulsantwort nicht darstellen), sondern ein signed. So wie's dargestellt ist ein Zweierkomplement
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Okey, mir fehlt da offensichtlich etwas... ich geben in meinem Filter einen 12 bit Wert (in Zweierkomplementdarstellung) aus. Die konstante 1, also meinen Maximalwert, codiere ich mit 0x400 oder 100 0000 0000, warum verschenke ich also jetzt den halben Wertebereich? Meiner meinung nach müsste es 0x7FF sein. Elektrotechnisch gesprochen, müsste bei konstantem Eingang der Integrator nicht voll laufen und seinen Maximalwert erreichen??? in Bild 6 ist mal eine 4 Bit 2er komplementdarstellung. Ich würde hierbei also den Maximalen Wert nicht als 7 sondern als 4 codieren. (komischer Satz aber vllt. versteht man was ich meine) und warum wird im 2. Beispiel (0.25, 0.5, 0,25) die konstante 1 als 0xFFFFFFFD ausgegeben, somit in signed betrachtet mit negativem Vorzeichen?
Andreas K. schrieb: > Die konstante 1, also meinen Maximalwert, codiere ich mit 0x400 oder 100 > 0000 0000, warum verschenke ich also jetzt den halben Wertebereich? > Meiner meinung nach müsste es 0x7FF sein. Ach, da liegt der Haken: 1 ist nicht Dein Maximalwert! Dein Wertebereich reicht von -2.000 bis +1.999 (0x800 ... 0x7FF) Das eine Bit mehr spendiert man normalerweise, um im Wertebereich Platz für die Überschwinger der Filterapertur zu haben. Wenn Dein Eingangswertebereich nur von -1.000 bis +0.999 reicht (0xC00 .. 0x3FF) kannst Du ausgangsseitig das Bit 10 als Überlaufbit betrachten und in einem nachfolgenden Begrenzer den Wertebereich beschränken, um wieder auf 11 Bit insgesamt zu kommen. Der Begrenzer muß dann alle Werte kleiner 0xC00 (0x800 .. 0xBFF) auf 0xC00 begrenzen sowie alle Werte größer 0x3FF (0x400 .. 0x7FF) auf 0x3FF. Gruß, Thosch
der Begrenzer braucht nur Bit 11 und 10 des Eingangs zu betrachten: Bit 11 = VZ (Vorzeichenbit) Bit 10 = OF (Überlaufbit)
1 | EINGANG AUSGANG |
2 | VZ OF Bit[11..0] Fall |
3 | ---------------------------------------------- |
4 | 0 0 Eingang Positiv, im Wertebereich |
5 | 0 1 0x3FF Überlauf |
6 | 1 0 0xC00 Unterlauf |
7 | 1 1 Eingang Negativ, im Wertebereich |
Gruß, Thosch
abermals, vielen Dank Führen wir das ganze in die Praxis: Ich habe ein Pulsdichtemoduliertes Eingangssignal als 1 Bit Bitstream. Jetzt möchte ich das ganze Tiefpassfiltern, um aus dem Bitstream, das eigentliche Signal zurück zu gewinnen. Um hierzu bei Kontanter 1, also damit dem Maximalwert meines zu rekonstruhierenden signals auch wirklich den Wertebereich des Filters voll auszunutzen, muss ich anders Skallieren! Soweit richtig? Wenn ich also möchte, dass meine Konstante 1 als 0x7FF ausgegeben wird, muss ich auch jeden koeffizienten mit 2047 skallieren? Wenn also vorher galt für den Koeffizienten 0.31831 (Original Value) = 325 (Fixed Point V) galt: (z.b 1024 = 325 / 0.31831). Muss der selbe Koeffizient jetzt: 2047*0.31831 = 651.58057 Lauten??? Ich müsste somit eingenständig die Koeffizienten mit 2047 skallieren? vielen dank Andy
Thosch schrieb: > der Begrenzer braucht nur Bit 11 und 10 des Eingangs zu betrachten Der Begrenzer hängt am Ausgang des Filters. Gemeint ist also: Der Begrenzer braucht nur Bit 11 und 10 seines Eingangs, also des Filterausgangs auszuwerten. Er liefert dann entweder das durchgeschleifte um ein Bit verkürzte Eingangssignal oder eine der Konstanten 0x3FF / 0x400. In der Wertetabelle hatte sich noch ein Fehler eingeschlichen, hatte den Ausgang nicht um ein Bit verkürzt, was ja der eigentliche Grund für den Begrenzer war. Hier die berichtigte Tabelle:
1 | EINGANG AUSGANG |
2 | VZ OF Bit[10..0] Fall |
3 | ---------------------------------------------- |
4 | 0 0 Eingang Positiv, im Wertebereich |
5 | 0 1 0x3FF Überlauf |
6 | 1 0 0x400 Unterlauf |
7 | 1 1 Eingang Negativ, im Wertebereich |
Gruß, Thosch
vielen vielen Dank da kommen mir glatt die flags overflow und sign-flag bei nem mikroprozessor in den kopf (leider aber nur aus der vorlesung) Was ich jetzt aber noch begreifen muss ist das skallieren der Koeffizienten (siehe meinen vorhegehenden Post) sowie die Tatsache das bei dem einfachen 0.25, 0.5, 0.25 Filter scheinbar ein negativer Wert ausgegeben wird.
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Wenn man bei dem besagten 3 Koeffizientenfilter den Skallierungsfaktor berechnet, kommt man tatsächlich auf 2^32, (32 = Wortbreite des Ausgangswertes) Kann es also wirklich sein, dass der FIR Compiler nicht immer im 2er-Komplement ausgibt?
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Andreas K. schrieb: > Kann es also wirklich sein, dass der FIR Compiler nicht immer im > 2er-Komplement ausgibt? Klar, wenn Du ihm Eingangsdaten im Format "unsigned binary" konfigurierst... (siehe angehängtes Bild) Warum sollte er dann auch Ausgangsdaten in signed machen... Ich kenne mich mit dem Tool nicht aus, arbeite mit Xilinx, und baue meine FIR-Filter im Regelfall "von Hand". Hat sich übrigens bewährt, sich bei sämtlichen Signalverarbeituns-Geschichten ein Bitebenen-Diagramm aufzuzeichnen, damit man weiß, was man eigentlich tut und wo bei welchem Verarbeitungsschritt z.B. Überläufe auftreten können... Dann sieht man auch gleich, wie die Stellen gewichtet sind, also wo das Festkomma in den Binärdaten steht. Üblicherweise zieht man z.B. ein paar Nachkommastellen zur Vermeidung von Rundungsfehlern durch die Verarbeitungskette und rundet genau einmal am Ende. Bei einem FIR Filter mit vielen und großen Koeffizienten kann es z.B. nicht mehr ausreichen, nur ein Überlaufbit zu haben, mit jeder Addition von gleichen Wortbreiten kommt potenziell ein Bit dazu... Die Überlaufbits (können also durchaus mehrere werden) zieht man dann i.d.R. bis zu einem Limiter mit. Gruß, Thosch
Guten Morgen und abermals vielen Dank, Das am Eingang "unsigned binary" liegt, hat leider keinen Einfluss auf das Ausgabeformat. In all meinen Tests lag unsigned binary an. Ich werde das einfach jeweils testen und dann gegebenenfalls eine Komponente instanziieren, die mir die Werte anpasst.
Andreas K. schrieb: > Das am Eingang "unsigned binary" liegt, hat leider keinen Einfluss auf > das Ausgabeformat. Das macht auch Sinn. Sobald Du negative Koeffizienten hast, spielt es keine Rolle mehr, dass Du nur "unsigned" einspeist...
ja, scheint so zu sein! hatte bei meinen unzähligen Versuchen gedacht auch mal einen gegenteiligen Fall gehabt zu haben! Vielen Dank euch! Gruß Andy
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