基于样本和框架的概念
基于样品和框架的信号
基于样本的信号是最基本的信号类型,并且最容易从现实世界(物理)信号构造。您可以通过以给定的采样速率采样物理信号来创建基于样本的信号,并在接收到每个样本时输出每个样本。通常,大多数数字到分析转换器输出基于样本的信号。
您可以从基于示例的信号中创建基于帧的信号。当您缓冲一批n样本,您创建一个数据框架。然后,您可以以1/的速率输出数据帧n乘以原始样品信号的采样率。您输出数据帧的速率也称为帧速率信号。
基于框架的数据是实时系统中的常见格式。数据采集硬件通常通过以高速率积累大量信号样本来运行。然后,硬件将这些样本传播到实时系统作为数据块。这样做通过在许多样本上分配固定的过程开销来最大化系统的效率。在获取每个帧后而不是每个单独的样本之后,通过较慢的中断过程暂停了数据采集的速度。看基于框架的处理的好处了解更多信息。
模型基于样本和框架的信号MATLAB和金宝app
当您使用DSP系统工具箱软件处理信号时,您可以以基于示例或框架的方式进行信号。当您在Simulink中使用块时金宝app®,您可以以划分为基础指定哪种处理类型的块。在大多数情况下,您通过设置输入处理范围。当您在MATLAB中使用系统对象时®,只有基于框架的处理。下表显示了您可以使用MATLAB和SIMULINK执行基于样本和框架的处理的通用参数设置。金宝app
基于样本的处理 | 基于框架的处理 | |
---|---|---|
金宝appSimulink - 块 | 输入处理=元素作为通道(基于样本) |
输入处理=列作为通道(基于帧) |
什么是基于样本的处理?
在基于样本的处理中,封锁一次处理一个样本。输入信号的每个元素代表一个不同的通道中的一个样本。例如,从基于样本的处理的角度来看,以下3 by-2矩阵包含六个独立通道中的每个样本。
当您配置块以执行基于样本的处理时,该块将标量输入解释为单渠道信号。同样,块解释了m-经过-n矩阵作为多通道信号m*n独立渠道。例如,在基于样本的处理中,块将以下3 by-2矩阵的序列解释为六通道信号。
有关有关基于框架的处理的最新更改的更多信息,请参见基于框架的处理更改部分DSP系统工具箱发行笔记。
什么是基于框架的处理?
在基于框架的处理中,一次封锁数据一次帧。每个数据框架都包含来自独立通道的顺序样品。每个通道由输入信号的列表示。例如,从基于帧的处理的角度来看,以下3 by-2矩阵具有两个通道,每个通道都包含三个样本。
当您配置一个块以执行基于帧的处理时,该块解释了m-b-1矢量作为包含单通道信号m每个框架样品。同样,块解释了m-经过-n矩阵作为多通道信号n独立渠道和m每个通道样品。例如,在基于帧的处理中,块将以下3 by-2矩阵的序列解释为帧大小为3的两通道信号。
使用基于帧的处理对于许多信号处理应用程序是有利的,因为您可以一次处理多个样本。通过将数据缓冲到帧中并处理数据的多样本帧,您通常可以改善信号处理算法的计算时间。要执行基于框架的处理,您必须具有DSP系统工具箱许可证。
有关有关基于框架的处理的最新更改的更多信息,请参见基于框架的处理更改部分DSP系统工具箱发行笔记。
基于框架的处理的好处
加速实时系统。基于框架的数据是实时系统中的常见格式。数据采集硬件通常通过以高速率积累大量信号样本,然后将这些样品作为数据块传播到实时系统。这种类型的传播通过在许多样本上分配固定的工艺开销来最大化系统的效率;在获取每个帧之后,而不是在获取每个单独的样本之后,较快的数据采集会被慢慢的中断过程悬挂。
下图说明了基于框架的处理如何增加吞吐量。薄块每个代表在采集样品期间经过的时间。较厚的块每个代表中断服务例程(ISR)在读取硬件数据的时间。
在此示例中,基于帧的操作将在每个ISR之间获取16个样本的帧。因此,基于框架的吞吐率比基于样本的替代方案高很多倍。
请注意,基于框架的处理在缓冲初始帧时固有的滞后,将一定数量的延迟引入过程中。但是,在许多情况下,您可以选择可以改善吞吐量的框架大小,而无需创建不可接受的潜伏期。有关更多信息,请参阅延迟和延迟。
加速模型模拟。模型的模拟还受益于基于框架的处理。在这种情况下,您可以通过传播数据框架而不是单个样本来减少块到块通信的开销。