Subversion Repositories dashGPS

Rev

Go to most recent revision | Blame | Compare with Previous | Last modification | View Log | Download | RSS feed

  1. /*
  2.  * Copyright (C) 2010-2018 Arm Limited or its affiliates. All rights reserved.
  3.  *
  4.  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
  5.  *
  6.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the License); you may
  7.  * not use this file except in compliance with the License.
  8.  * You may obtain a copy of the License at
  9.  *
  10.  * www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  11.  *
  12.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  13.  * distributed under the License is distributed on an AS IS BASIS, WITHOUT
  14.  * WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  15.  * See the License for the specific language governing permissions and
  16.  * limitations under the License.
  17.  */
  18.  
  19. /* ----------------------------------------------------------------------
  20.  * Project:      CMSIS NN Library
  21.  * Title:        arm_convolve_HWC_q15_basic.c
  22.  * Description:  Q15 version of convolution
  23.  *
  24.  * $Date:        17. January 2018
  25.  * $Revision:    V.1.0.0
  26.  *
  27.  * Target Processor:  Cortex-M cores
  28.  *
  29.  * -------------------------------------------------------------------- */
  30.  
  31. #include "arm_math.h"
  32. #include "arm_nnfunctions.h"
  33.  
  34. /**
  35.  *  @ingroup groupNN
  36.  */
  37.  
  38. /**
  39.  * @addtogroup NNConv
  40.  * @{
  41.  */
  42.  
  43.   /**
  44.    * @brief Basic Q15 convolution function
  45.    * @param[in]       Im_in       pointer to input tensor
  46.    * @param[in]       dim_im_in   input tensor dimention
  47.    * @param[in]       ch_im_in    number of input tensor channels
  48.    * @param[in]       wt          pointer to kernel weights
  49.    * @param[in]       ch_im_out   number of filters, i.e., output tensor channels
  50.    * @param[in]       dim_kernel  filter kernel size
  51.    * @param[in]       padding     padding sizes
  52.    * @param[in]       stride      convolution stride
  53.    * @param[in]       bias        pointer to bias
  54.    * @param[in]       bias_shift  amount of left-shift for bias
  55.    * @param[in]       out_shift   amount of right-shift for output
  56.    * @param[in,out]   Im_out      pointer to output tensor
  57.    * @param[in]       dim_im_out  output tensor dimension
  58.    * @param[in,out]   bufferA     pointer to buffer space for input
  59.    * @param[in,out]   bufferB     pointer to buffer space for output
  60.    * @return     The function returns <code>ARM_MATH_SUCCESS</code>
  61.    *
  62.    * @details
  63.    *
  64.    * <b>Buffer size:</b>
  65.    *
  66.    * bufferA size: ch_im_in*dim_kernel*dim_kernel
  67.    *
  68.    * bufferB size: 0
  69.    *
  70.    * This basic version is designed to work for any input tensor and weight
  71.    * dimension.
  72.    */
  73.  
  74. arm_status
  75. arm_convolve_HWC_q15_basic(const q15_t * Im_in,
  76.                            const uint16_t dim_im_in,
  77.                            const uint16_t ch_im_in,
  78.                            const q15_t * wt,
  79.                            const uint16_t ch_im_out,
  80.                            const uint16_t dim_kernel,
  81.                            const uint16_t padding,
  82.                            const uint16_t stride,
  83.                            const q15_t * bias,
  84.                            const uint16_t bias_shift,
  85.                            const uint16_t out_shift,
  86.                            q15_t * Im_out,
  87.                            const uint16_t dim_im_out,
  88.                            q15_t * bufferA,
  89.                            q7_t * bufferB)
  90. {
  91.  
  92. #if defined (ARM_MATH_DSP)
  93.     /* Run the following code for Cortex-M4 and Cortex-M7 */
  94.  
  95.     int16_t   i_out_y, i_out_x, i_ker_y, i_ker_x;
  96.  
  97.     uint16_t  im2col_out_pixel_index = 0;
  98.     q15_t    *pBuffer = bufferA;
  99.     q15_t    *pOut = Im_out;
  100.     q15_t    *im_buffer = bufferA;
  101.     const q15_t *pA;
  102.     int       i;
  103.  
  104.     /* This part implements the im2col function */
  105.     for (i_out_y = 0; i_out_y < dim_im_out; i_out_y++)
  106.     {
  107.         for (i_out_x = 0; i_out_x < dim_im_out; i_out_x++)
  108.         {
  109.             for (i_ker_y = i_out_y * stride - padding; i_ker_y < i_out_y * stride - padding + dim_kernel; i_ker_y++)
  110.             {
  111.                 for (i_ker_x = i_out_x * stride - padding; i_ker_x < i_out_x * stride - padding + dim_kernel; i_ker_x++)
  112.                 {
  113.                     if (i_ker_y < 0 || i_ker_y >= dim_im_in || i_ker_x < 0 || i_ker_x >= dim_im_in)
  114.                     {
  115.                         /* Filling 0 for out-of-bound paddings */
  116.                         /* arm_fill_q15(0, pBuffer, ch_im_in); */
  117.                         memset(pBuffer, 0, sizeof(q15_t)*ch_im_in);
  118.                     } else
  119.                     {
  120.                         /* arm_copy_q15((q15_t *) Im_in + (i_ker_y * dim_im_in + i_ker_x) * ch_im_in, pBuffer, ch_im_in); */
  121.                         memcpy(pBuffer, (q15_t *) Im_in + (i_ker_y * dim_im_in + i_ker_x) * ch_im_in, sizeof(q15_t)*ch_im_in);
  122.                     }
  123.                     pBuffer += ch_im_in;
  124.                 }
  125.             }
  126.  
  127.             pA = wt;
  128.             for (i = 0; i < ch_im_out; i++)
  129.             {
  130.                 q31_t     sum = ((q31_t)bias[i] << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  131.                 q15_t    *pB = im_buffer;
  132.                 uint16_t  colCnt = ch_im_in * dim_kernel * dim_kernel >> 2;
  133.                 while (colCnt)
  134.                 {
  135.                     q31_t     inA1 = *__SIMD32(pA)++;
  136.                     q31_t     inB1 = *__SIMD32(pB)++;
  137.                     q31_t     inA2 = *__SIMD32(pA)++;
  138.                     q31_t     inB2 = *__SIMD32(pB)++;
  139.  
  140.                     sum = __SMLAD(inA1, inB1, sum);
  141.                     sum = __SMLAD(inA2, inB2, sum);
  142.  
  143.                     colCnt--;
  144.                 }
  145.                 colCnt = ch_im_in * dim_kernel * dim_kernel & 0x3;
  146.                 while (colCnt)
  147.                 {
  148.                     q15_t     inA1 = *pA++;
  149.                     q15_t     inB1 = *pB++;
  150.                     sum += inA1 * inB1;
  151.                     colCnt--;
  152.                 }
  153.                 *pOut = (q15_t) __SSAT((sum >> out_shift), 16);
  154.                 pOut++;
  155.             }
  156.  
  157.             /* counter reset */
  158.             pBuffer = im_buffer;
  159.             im2col_out_pixel_index++;
  160.         }
  161.     }
  162.  
  163. #else
  164.     /* Run the following code as reference implementation for Cortex-M0 and Cortex-M3 */
  165.     uint16_t  i, j, k, l, m, n;
  166.     int       conv_out;
  167.     signed char in_row, in_col;
  168.  
  169.     for (i = 0; i < ch_im_out; i++)
  170.     {
  171.         for (j = 0; j < dim_im_out; j++)
  172.         {
  173.             for (k = 0; k < dim_im_out; k++)
  174.             {
  175.                 conv_out = ((q31_t)bias[i] << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  176.                 for (m = 0; m < dim_kernel; m++)
  177.                 {
  178.                     for (n = 0; n < dim_kernel; n++)
  179.                     {
  180.                         in_row = stride * j + m - padding;
  181.                         in_col = stride * k + n - padding;
  182.                         if (in_row >= 0 && in_col >= 0 && in_row < dim_im_in && in_col < dim_im_in)
  183.                         {
  184.                             for (l = 0; l < ch_im_in; l++)
  185.                             {
  186.                                 conv_out +=
  187.                                     Im_in[(in_row * dim_im_in + in_col) * ch_im_in +
  188.                                           l] * wt[i * ch_im_in * dim_kernel * dim_kernel + (m * dim_kernel +
  189.                                                                                             n) * ch_im_in + l];
  190.                             }
  191.                         }
  192.                     }
  193.                 }
  194.                 Im_out[i + (j * dim_im_out + k) * ch_im_out] = (q15_t) __SSAT((conv_out >> out_shift), 16);
  195.             }
  196.         }
  197.     }
  198.  
  199. #endif                          /* ARM_MATH_DSP */
  200.  
  201.     /* Return to application */
  202.     return ARM_MATH_SUCCESS;
  203. }
  204.  
  205. /**
  206.  * @} end of NNConv group
  207.  */
  208.