連続でアナログ信号を​出力するにはどうすれ​ばよいですか？

アナログの実信号として出力したい大きなサイズのデータがあります。実際にはある程度の大きさに分解して連続的に出力します(ただし、あるデータの繰り返しではありません)。出力の際に、データの区切れ目がわからないようにしたいです。

現在、デバイスによる"SamplesOutputFcn" コールバックを使用していますが、これは1つのデータセットのみ有効に動作しています。

%sample data size
datasize = 150000;

%sample output rate 
fs=96000;

% Build sample data
t=linspace(0,2*pi,131072);
data=sin(100*t);
data=data';

% Construct analog output object
ao=analogoutput('winsound',0);
addchannel(ao,1);

%Set properties for analog output object
set(ao, 'BufferingMode', 'Auto')
set(ao,'TriggerType','Immediate');
set(ao,'SampleRate',fs);

% Configure callback to regularly queue chunks of data
set(ao,'SamplesOutputFcn',{'queuedata',data});
set(ao,'SamplesOutputFcnCount',datasize);

% Queue the data in the analog output buffer and start data output 
putdata(ao,data);
start(ao)

SamplesOutputFcn コールバック関数は以下のように記述されています。

function queuedata(obj,event,data)
    putdata(obj,data);
    start(obj)
end

  しかしこのコードではデータのセットの区切りごとに一瞬信号が途切れます。途切れなく信号を出力する方法を教えてください。

Answer 1

[MathWorks Support Team]

アナログ出力デバイスの"SamplesAcquiredFcnCount"プロパティがキューされたデータのデータ長と同じ値になりますが、出力信号にはギャップが存在します。

対策として、"samplesAcquiredFcnCount" をキューされるデータより短く設定し、データバッファーが空になる前に次のデータをキューするようにします。たとえば、以下のようにします。

set(ao,'SamplesOutputFcnCount',0.9*datasize);

さらに信頼性の高い方法として、"TimerFcn"コールバックを使用する方法があります。TimerFcnコールバックの機能は指定された時間に1つのデータをキューすることです。

TimerFcn のもう一つの特徴として、キュー内にデータが存在する場合、それが廃棄されることです。以下の例では、TimerFcn プロパティはアナログ信号出力を実現しています。(サンプルでは'winsound' デバイスを使用しています。)

%%Create ANALOGOUTPUT device and add 1 channel to it (mono)
ao=analogoutput('winsound',0);
addchannel(ao,1);

%%Configure Analog Output
set(ao, 'BufferingMode', 'Auto')
set(ao,'TriggerType','Immediate');
%Define output samples per second as necessary
set(ao,'SampleRate',fs);

%%configure callback to quuee another chunk of data
% set(ao,'SamplesOutputFcn',{'qmoredata',data});
% set(ao,'SamplesOutputFcnCount',bufsize);

% Use a TimerFcn to queue the next chunk of data
set(ao,'TimerFcn',{'qmoredataForTimerFcn',data});
% Set the Timer to fire when 90% of the buffer has been output
set(ao,'TimerPeriod',(bufsize/ao.SampleRate)*0.9);

%run the machine
putdata(ao,data);
start(ao)

% Examine how much data is in the queue.
for ii=1:100
    ao.SamplesAvailable
    pause(1)
end

stop(ao)
% Delete ANALOGOUTPUT object when you are done
delete(ao)
clear ao

注意点として、コールバックはバッファーが空になる少し前に開始されることです。これはANALOGINPUT関数によるオブジェクトを使用するうえで重要なことですが、動作中にバッファーを空にするとその時点で停止します。また、各データ間に途切れ目を作らないことです。

以下の例は、上記を実現するための"qmoredataForTimerFcn"コールバックの例です。

function qmoredataForTimerFcn(obj,event,data)

      % We would like to make sure we are not going to over run the buffer
      % If we do, the PUDATA function become a blocking function
      % That is, we will no longer have access to the command line

      % Use any ONE of the next two IF statements. 

      % This one guarantees that we will never get more than twice the amount
      % of data we have to queue.

      % if (obj.SamplesAvailable + length(data)) >= length(data)*2

      % This one will continue to add to the queue until adding more would
      % cause PUTDATA to block.
      if (obj.SamplesAvailable + length(data)) >= obj.MaxSamplesQueued
          return
      end

      % Else, It is safe to put the data.
      putdata(obj,data);

      % Restart the object only if it is not already running.
      if strcmp(obj.Running, 'Off')
          start(obj)
      end
  end

この例では、Data Acquisition エンジン内にどれだけのデータが残っているかと、どれだけのデータが要求されているかを確認することができます。

要求よりも残りの合計が大きい場合、追加データは不要という応答を返します。

追加データが不要であるという判断をするための目安は以下の通りです。

1. データの2倍であること

2. MaxSmplesQueued