Дополнительные функции драйвера FTDI | others | adminstuff

using System;
using System.Linq;
using System.Collections.Generic;
public class Stat
{ public static int[] RemoveOutliers(int[] data) { if (data.Length < 3) { throw new ArgumentException("Вектор должен содержать хотя бы 3 элемента."); } List<int> resList = new List<int>(data); while (true) { double elemMean = ((IEnumerable<int>) resList).Average(); double elemStdDeviation = StdDeviation(resList.ToArray(), false); int minElem = ((IEnumerable<int>) resList).Min(); int maxElem = ((IEnumerable<int>) resList).Max(); double tau1 = (elemMean - minElem) / elemStdDeviation; double tauN = (maxElem - elemMean) / elemStdDeviation; double tauCritical = 0.0; int numMeasurements = resList.Count; if (numMeasurements < 40) { tauCritical = (2.4 (((double) numMeasurements) / 57.0)) - (4.0 / ((double) numMeasurements)); } else { tauCritical = 3.0; } if ((tau1 <= tauCritical) && (tauN <= tauCritical)) { return resList.ToArray(); } if (tau1 >= tauN) { int minElemIndex = resList.IndexOf(minElem); resList.RemoveAt(minElemIndex); } else { int maxElemIndex = resList.IndexOf(maxElem); resList.RemoveAt(maxElemIndex); } } } public static double StdDeviation(int[] data, bool isShifted = false) { double meanX = data.Average(); double squaresSum = 0.0; foreach (int currentX in data) { double s = currentX - meanX; squaresSum = s * s; } int n = data.Length - 1; if (isShifted) { n ; } return Math.Sqrt(squaresSum / ((double) n)); }
}

Imports System
Imports System.Linq
Imports System.Collections.Generic
Public Class Stat
''' <summary>
''' Исключает из малой выборки (от 3-х элементов и выше) данные с резко отличающимися значениями (грубые погрешности).
''' </summary>
''' <param name="data">Массив данных, которые нужно проверить на предмет резко отличающихся значений. Минимальный набор – 3 элемента, максимальный – 52.</param>
''' <returns>Массив данных без резко отличающихся значений.</returns>
''' <remarks>Есть массив значений <paramref name="data">data()</paramref>. Считается, что значения элементов подчинены нормальному закону распределения. Необходимо исключить из массива данные с резко отличающимися значениями.</remarks>
Public Shared Function RemoveOutliers(ByVal data() As Integer) As Integer() If data.Length < 3 Then Throw New ArgumentException("Выборка должна содержать хотя бы 3 элемента.") End If Dim resList As New List(Of Integer)(data) Do 'Определяем оценки среднего значения и среднеквадратичного отклонения, минимальное и максимальное значения: Dim elemMean As Double = resList.Average Dim elemStdDeviation As Double = StdDeviation(resList.ToArray) Dim minElem As Integer = resList.Min Dim maxElem As Integer = resList.Max 'Определяем критическое значение тау-статистики: Dim tauCritical As Double = 0.0 Dim numMeasurements As Integer = resList.Count If numMeasurements < 40 Then tauCritical = 2.4 numMeasurements / 57 - 4.0 / numMeasurements Else tauCritical = 3 End If 'Для найденных экстремальных значений определяем тау-статистики: Dim tau1 As Double = (elemMean - minElem) / elemStdDeviation Dim tauN As Double = (maxElem - elemMean) / elemStdDeviation 'Проверяем вектор на наличие резко отличающихся значений: If (tau1 > tauCritical) OrElse (tauN > tauCritical) Then 'Удаляем экстремальный элемент: If tau1 >= tauN Then Dim minElemIndex As Integer = resList.IndexOf(minElem) resList.RemoveAt(minElemIndex) Else Dim maxElemIndex As Integer = resList.IndexOf(maxElem) resList.RemoveAt(maxElemIndex) End If Else Return resList.ToArray End If Loop
End Function
''' <summary>
''' Возвращает среднеквадратическое отклонение последовательности.
''' </summary>
''' <param name="data">Массив данных, по которым вычисляется СКО.</param>
''' <param name="isShifted">Нужна ли несмещённая или смещённая оценка СКО. По умолчанию – несмещённая.</param>
Public Shared Function StdDeviation(ByVal data As Integer(), Optional ByVal isShifted As Boolean = False) As Double Dim meanX As Double = data.Average Dim squaresSum As Double = 0 For Each currentX As Integer In data Dim s As Double = currentX - meanX squaresSum = s * s Next Dim n As Integer = data.Length - 1 If isShifted Then n = 1 Dim res As Double = System.Math.Sqrt(squaresSum / n) Return res
End Function
End Class

''' <summary>
''' Возвращает контрольную сумму типа CRC, рассчитанную методом побитового сдвига.
''' </summary>
''' <param name="bytes">Входная последовательность байтов (исходное сообщение).</param>
''' <param name="poly">Образующий многочлен разрядности <paramref name="width">width</paramref>.</param>
''' <param name="width">Порядок CRC в битах, 8/16/32.</param>Public Shared Function GetCrc_Simple(ByVal bytes As Byte(), ByVal poly As UInteger, Optional ByVal width As Integer = 32, Optional ByVal initReg As UInteger = &HFFFFFFFFUI, Optional ByVal finalXor As UInteger = &HFFFFFFFFUI, Optional ByVal reverseBytes As Boolean = True, Optional ByVal reverseCrc As Boolean = True) As UInteger Dim widthInBytes As Integer = width 8 'Дополняем сообщение width нулями (расчёт в байтах): ReDim Preserve bytes(bytes.Length - 1 widthInBytes) 'Создаём очередь битов из сообщения: Dim msgFifo As New Queue(Of Boolean)(bytes.Count * 8 - 1) For Each b As Byte In bytes Dim ba As New BitArray({b}) If reverseBytes Then For i As Integer = 0 To 7 msgFifo.Enqueue(ba(i)) Next Else For i As Integer = 7 To 0 Step -1 msgFifo.Enqueue(ba(i)) Next End If Next 'Создаём очередь из битов начального заполнения регистра: Dim initBytes As Byte() = BitConverter.GetBytes(initReg) Dim initBytesReversed As IEnumerable(Of Byte) = (From b As Byte In initBytes Take widthInBytes).Reverse Dim initFifo As New Queue(Of Boolean)(width - 1) For Each b As Byte In initBytesReversed Dim ba As New BitArray({b}) If Not reverseBytes Then For i As Integer = 0 To 7 initFifo.Enqueue(ba(i)) Next Else For i As Integer = 7 To 0 Step -1 initFifo.Enqueue(ba(i)) Next End If Next 'Сдвиг и XOR: Dim register As UInteger = 0 'заполняем width-разрядный регистр нулями. Do While msgFifo.Count > 0 Dim poppedBit As Integer = CInt(register >> (width - 1)) And 1 'определить перед сдвигом регистра. Dim shiftedBit As Byte = Convert.ToByte(msgFifo.Dequeue) If initFifo.Count > 0 Then Dim b As Byte = Convert.ToByte(initFifo.Dequeue) shiftedBit = shiftedBit Xor b End If register = register << 1 register = register Or shiftedBit If poppedBit = 1 Then register = register Xor poly End If Loop 'Финальные преобразования: Dim crc As UInteger = register 'Регистр содержит остаток от деления - контрольную сумму. If reverseCrc Then crc = reflect(crc, width) End If crc = crc Xor finalXor crc = crc And (&HFFFFFFFFUI >> (32 - width)) 'маскируем младшие разряды. Return crcEnd Function''' <summary>
''' Обращает заданное число младших битов переданного числа.
''' </summary>
''' <param name="inpValue">Число, которое требуется «отзеркалить».</param>
''' <param name="bitsToReflect">Сколько младших битов обратить, 0..32.</param>
''' <returns></returns>
''' <remarks>Например: reflect(&H3E23, 3) == &H3E26.</remarks>Private Shared Function reflect(ByVal inpValue As UInteger, Optional ByVal bitsToReflect As Integer = 32) As UInteger Dim t As UInteger = inpValue Dim reflected As UInteger = inpValue For i As Integer = 0 To bitsToReflect - 1 Dim bm As UInteger = bitMask(bitsToReflect - 1 - i) If (t And 1) = 1 Then reflected = reflected Or bm Else reflected = reflected And Not bm End If t >>= 1 Next Return reflectedEnd Function''' <summary>
''' Возвращает наибольший разряд числа.
''' </summary>
''' <param name="number">Число, разрядность которого следует определить.</param>
''' <returns></returns>Private Shared Function bitMask(ByVal number As Integer) As UInteger Dim res As UInteger = (1UI << number) Return resEnd Function

''' <summary>
''' Декодер кода (15, 11).
''' </summary>
''' <param name="b">Входные данные, 16 бит (2 байта).</param>
''' <returns>Выходные данные – 10 бит.</returns>
''' <remarks>
''' Размещение проверочных и информационных бит в кодовом слове:
'''
''' |15|14|13|12|11|10|09|08|07|06|05|04|03|02|01|00|
''' code_word| L| K| I| H| G| F| E| P| D| C| B| P| A| P| P| X|
''' out_data | | | | | | L| K| I| H| G| F| E| D| C| B| A|
'''
''' A,B,C,D,E,F,G,H,I,K,L – биты данных информационного слова;
''' P – проверочный бит;
''' X – бит, равный 0 (не используется).
'''
''' Кодовое слово дополняется одним битом, чтобы длина была равна степени двойки. Сейчас этот бит никак не используется.
''' Можно его использовать как бит четности и получить так называемый дополненный код Хэмминга. Здесь этого не сделано.
''' </remarks>Public Shared Function Decode_15_11(ByVal b As Byte()) As Integer Dim codeWord As New BitArray(b) '16 бит входных данных 'Весь процесс декодирования – это сложение по модулю два бит информационного слова, по весу полученных единиц в результате – получение позиции ошибки. Dim syndrome As New BitArray(4) 'Вычисление первого проверочного символа из полученного кодового слова и далее сравнение его с полученным. syndrome(0) = codeWord(3) Xor codeWord(5) Xor codeWord(7) Xor codeWord(9) Xor codeWord(11) Xor codeWord(13) Xor codeWord(15) Xor codeWord(1) 'Вычисление второго проверочного символа из полученного кодового слова и далее сравнение его с полученным. syndrome(1) = codeWord(3) Xor codeWord(6) Xor codeWord(7) Xor codeWord(10) Xor codeWord(11) Xor codeWord(14) Xor codeWord(15) Xor codeWord(2) 'Вычисление третьего проверочного символа из полученного кодового слова и далее сравнение его с полученным. syndrome(2) = codeWord(5) Xor codeWord(6) Xor codeWord(7) Xor codeWord(12) Xor codeWord(13) Xor codeWord(14) Xor codeWord(15) Xor codeWord(4) 'Вычисление четвёртого проверочного символа из полученного кодового слова и далее сравнение его с полученным. syndrome(3) = codeWord(9) Xor codeWord(10) Xor codeWord(11) Xor codeWord(12) Xor codeWord(13) Xor codeWord(14) Xor codeWord(15) Xor codeWord(8) 'Вычисление по синдрому позиции ошибки. Это просто ПЗУ или дешифратор. 'Если смотреть на синдром как на число - то это и есть номер позиции ошибки. 'Синдром равен 0 - ошибки нет. 'Поскольку на выход модуля передаются только биты данных - не все варианты перечислены, нет смысла исправлять проверочные биты. Dim syn As Integer = (Convert.ToInt32(syndrome(3)) << 3) Or (Convert.ToInt32(syndrome(2)) << 2) Or (Convert.ToInt32(syndrome(1)) << 1) Or Convert.ToInt32(syndrome(0)) ' |15|14|13|12|11|10|09|08|07|06|05|04|03|02|01|00| 'code_word| L| K| I| H| G| F| E| P| D| C| B| P| A| P| P| X| 'Синдромы ошибок в информационных битах, позиции в кодовом слове 3,5,6,7,9,10,11,12,13,14,15: Dim correction As New BitArray(11) Select Case syn Case 3 'позиция 3 correction = New BitArray({True, False, False, False, False, False, False, False, False, False, False}) Case 5 'позиция 5 correction = New BitArray({False, True, False, False, False, False, False, False, False, False, False}) Case 6 'позиция 6 correction = New BitArray({False, False, True, False, False, False, False, False, False, False, False}) Case 7 'позиция 7 correction = New BitArray({False, False, False, True, False, False, False, False, False, False, False}) Case 9 'позиция 9 correction = New BitArray({False, False, False, False, True, False, False, False, False, False, False}) Case 10 'позиция 10 correction = New BitArray({False, False, False, False, False, True, False, False, False, False, False}) Case 11 'позиция 11 correction = New BitArray({False, False, False, False, False, False, True, False, False, False, False}) Case 12 'позиция 12 correction = New BitArray({False, False, False, False, False, False, False, True, False, False, False}) Case 13 'позиция 13 correction = New BitArray({False, False, False, False, False, False, False, False, True, False, False}) Case 14 'позиция 14 correction = New BitArray({False, False, False, False, False, False, False, False, False, True, False}) Case 15 'позиция 15 correction = New BitArray({False, False, False, False, False, False, False, False, False, False, True}) Case Else 'Если синдром равен 0 или указывает на ошибку в проверочном символе "P" - коррекция информационных символов не требуется. 'Мы инициализировали correction() нулями (correction = New BitArray(11)), поэтому ничего делать не нужно. End Select 'Результат декодирования с учетом коррекции (11 бит выходных данных): Dim outData As New BitArray(11) outData(0) = codeWord(3) Xor correction(0) outData(1) = codeWord(5) Xor correction(1) outData(2) = codeWord(6) Xor correction(2) outData(3) = codeWord(7) Xor correction(3) outData(4) = codeWord(9) Xor correction(4) outData(5) = codeWord(10) Xor correction(5) outData(6) = codeWord(11) Xor correction(6) outData(7) = codeWord(12) Xor correction(7) outData(8) = codeWord(13) Xor correction(8) outData(9) = codeWord(14) Xor correction(9) outData(10) = codeWord(15) Xor correction(10) Dim masks(31) As Integer masks(0) = BitVector32.CreateMask() For i As Integer = 1 To 31 masks(i) = BitVector32.CreateMask(masks(i - 1)) Next Dim v As New BitVector32 For i As Integer = 0 To 10 v(masks(i)) = outData(i) Next Dim decoded As Integer = v.Data Return decodedEnd Function

 ''' <summary> ''' Реализует алгоритм расчёта CRC методом Rocksoft^tm Model CRC. ''' </summary> Public Class RocksoftCrcModel#Region "PROPS AND FIELDS" ''' <summary> ''' Таблица предвычисленных значений для расчёта контрольной суммы. ''' </summary> Public ReadOnly CrcLookupTable(255) As UInteger ''' <summary> ''' Порядок CRC, в битах (строго 8, 16 или 32). ''' Изменение этого свойства ведёт к пересчёту таблицы. ''' </summary> Public Property CrcWidth As Integer Get Return _CrcWidth End Get Set(value As Integer) If _CrcWidth <> value Then _CrcWidth = value _TopBit = getBitMask(_CrcWidth - 1) _WidMask = (((1UI << (_CrcWidth - 1)) - 1UI) << 1) Or 1UI generateLookupTable() End If End Set End Property Private _CrcWidth As Integer = 32 ''' <summary> ''' Образующий многочлен. ''' Изменение этого свойства ведёт к пересчёту таблицы. ''' </summary> Public Property Polynom As UInteger Get Return _Polynom End Get Set(value As UInteger) If _Polynom <> value Then _Polynom = value generateLookupTable() End If End Set End Property Private _Polynom As UInteger = &H4C11DB7 ''' <summary> ''' Обращать ли байты сообщения? ''' Изменение этого свойства ведёт к пересчёту таблицы. ''' </summary> Public Property ReflectIn As Boolean Get Return _ReflectIn End Get Set(value As Boolean) If _ReflectIn <> value Then _ReflectIn = value generateLookupTable() End If End Set End Property Private _ReflectIn As Boolean = True ''' <summary> ''' Начальное содержимое регистра. ''' </summary> Public Property InitRegister As UInteger Get Return _InitRegister End Get Set(value As UInteger) If _InitRegister <> value Then _InitRegister = value End If End Set End Property Private _InitRegister As UInteger = &HFFFFFFFFUI ''' <summary> ''' Обращать выходное значение CRC? ''' </summary> Public Property ReflectOut As Boolean Get Return _ReflectOut End Get Set(value As Boolean) If _ReflectOut <> value Then _ReflectOut = value End If End Set End Property Private _ReflectOut As Boolean = True ''' <summary> ''' Значение, с которым XOR-ится выходное значение CRC. ''' </summary> Public Property XorOut As UInteger Get Return _XorOut End Get Set(value As UInteger) If _XorOut <> value Then _XorOut = value End If End Set End Property Private _XorOut As UInteger = &HFFFFFFFFUI
#End Region '/PROPS AND FIELDS
#Region "READ-ONLY PROPS" ''' <summary> ''' Возвращает старший разряд полинома. ''' </summary> ReadOnly Property TopBit As UInteger Get Return _TopBit End Get End Property Private _TopBit As UInteger = getBitMask(CrcWidth - 1) ''' <summary> ''' Возвращает длинное слово со значением (2^width)-1. ''' </summary> Private ReadOnly Property WidMask As UInteger Get Return _WidMask End Get End Property Private _WidMask As UInteger = (((1UI << (CrcWidth - 1)) - 1UI) << 1) Or 1UI
#End Region '/READ-ONLY PROPS
#Region "CTOR" ''' <summary> ''' Конструктор, инициализированный параметрами по умолчанию для алгоритма CRC32. ''' </summary> Public Sub New() generateLookupTable() End Sub ''' <summary> ''' Инициализирует новый экземпляр параметрической модели CRC с настраиваемыми параметрами. ''' </summary> ''' <param name="width">Разрядность контрольной суммы в битах.</param> ''' <param name="poly">Полином.</param> ''' <param name="initReg">начальное содержимое регистра.</param> ''' <param name="isReflectIn">Обращать ли входящие байты сообщения?</param> ''' <param name="isReflectOut">Обратить ли CRC перед финальным XOR.</param> ''' <param name="xorOut">Конечное значение XOR.</param> Public Sub New(ByVal width As Integer, ByVal poly As UInteger, Optional ByVal initReg As UInteger = &HFFFFFFFFUI, Optional ByVal isReflectIn As Boolean = True, Optional ByVal isReflectOut As Boolean = True, Optional ByVal xorOut As UInteger = &HFFFFFFFFUI) Me.CrcWidth = width Me.Polynom = poly Me.InitRegister = initReg Me.ReflectIn = isReflectIn Me.ReflectOut = isReflectOut Me.XorOut = xorOut generateLookupTable() End Sub#End Region '/CTOR
#Region "ВЫЧИСЛЕНИЕ CRC" ''' <summary> ''' Вычисляет значение контрольной суммы переданного сообщения. ''' </summary> ''' <param name="message">Исходное сообщение, для которого нужно посчитать контрольную сумму.</param> Public Function ComputeCrc(ByRef message As Byte()) As UInteger Dim registerContent As UInteger = InitRegister 'Содержимое регистра в процессе пересчёта CRC. For Each b As Byte In message registerContent = getNextRegisterContent(registerContent, b) Next Dim finalCrc As UInteger = getFinalCrc(registerContent) Return finalCrc End Function ''' <summary> ''' Вычисляет значение контрольной суммы переданного сообщения и возвращает его в виде массива байтов. ''' </summary> ''' <param name="message">Исходное сообщение, для которого нужно посчитать контрольную сумму.</param> Public Function ComputeCrcAsBytes(ByRef message As Byte()) As Byte() Dim crc As UInteger = ComputeCrc(message) Dim crcBytes As Byte() = BitConverter.GetBytes(crc) Dim crcBytesOrdered(crcBytes.Length - 1) As Byte For i As Integer = 0 To crcBytes.Length - 1 crcBytesOrdered(i) = crcBytes(crcBytes.Length - 1 - i) Next Return crcBytesOrdered End Function ''' <summary> ''' Обрабатывает один байт сообщения (0..255). ''' </summary> ''' <param name="prevRegContent">Содержимое регистра на предыдущем шаге.</param> ''' <param name="value">Значение очередного байта из сообщения.</param> Private Function getNextRegisterContent(ByVal prevRegContent As UInteger, ByVal value As Byte) As UInteger Dim uValue As UInteger = value If ReflectIn Then uValue = reflect(uValue, 8) End If Dim reg As UInteger = prevRegContent reg = reg Xor (uValue << (CrcWidth - 8)) For i As Integer = 0 To 7 If (reg And TopBit) = TopBit Then reg = (reg << 1) Xor Polynom Else reg <<= 1 End If reg = reg And WidMask() Next Return reg End Function ''' <summary> ''' Возвращает значение CRC для обработанного сообщения. ''' </summary> ''' <param name="regContent">Значение регистра до финального обращения и XORа.</param> Private Function getFinalCrc(ByVal regContent As UInteger) As UInteger If ReflectOut Then Dim res As UInteger = XorOut Xor reflect(regContent, CrcWidth) Return res Else Dim res As UInteger = XorOut Xor regContent Return res End If End Function#End Region '/ВЫЧИСЛЕНИЕ CRC
#Region "РАСЧЁТ ТАБЛИЦЫ" ''' <summary> ''' Вычисляет таблицу предвычисленных значений для расчёта контрольной суммы. ''' </summary> Private Sub generateLookupTable() For i As Integer = 0 To 255 CrcLookupTable(i) = generateTableItem(i) Next End Sub ''' <summary> ''' Рассчитывает один байт таблицы значений для расчёта контрольной суммы ''' по алгоритму Rocksoft^tm Model CRC Algorithm. ''' </summary> ''' <param name="index">Индекс записи в таблице, 0..255.</param> Private Function generateTableItem(ByVal index As Integer) As UInteger Dim inbyte As UInteger = CUInt(index) If ReflectIn Then inbyte = reflect(inbyte, 8) End If Dim reg As UInteger = inbyte << (CrcWidth - 8) For i As Integer = 0 To 7 If (reg And TopBit) = TopBit Then reg = (reg << 1) Xor Polynom Else reg <<= 1 End If Next If ReflectIn Then reg = reflect(reg, CrcWidth) End If Dim res As UInteger = reg And WidMask Return res End Function#End Region '/РАСЧЁТ ТАБЛИЦЫ
#Region "ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ" ''' <summary> ''' Возвращает наибольший разряд числа. ''' </summary> ''' <param name="number">Число, разрядность которого следует определить, степень двойки.</param> Private Function getBitMask(ByVal number As Integer) As UInteger Dim res As UInteger = 1UI << number Return res End Function ''' <summary> ''' Обращает заданное число младших битов переданного числа. ''' </summary> ''' <param name="value">Число, которое требуется обратить («отзеркалить»).</param> ''' <param name="bitsToReflect">Сколько младших битов числа обратить, 0..32.</param> ''' <remarks>Например: reflect(0x3E23, 3) == 0x3E26.</remarks> Private Function reflect(ByVal value As UInteger, Optional ByVal bitsToReflect As Integer = 32) As UInteger Dim t As UInteger = value Dim reflected As UInteger = value For i As Integer = 0 To bitsToReflect - 1 Dim bm As UInteger = getBitMask(bitsToReflect - 1 - i) If (t And 1) = 1 Then reflected = reflected Or bm Else reflected = reflected And Not bm End If t >>= 1 Next Return reflected End Function#End Region '/ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ End Class