Subversion Repositories FuelGauge

Rev

Blame | 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_fast.c
  22.  * Description:  Fast Q15 version of convolution
  23.  *
  24.  * $Date:        24. May 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 Fast Q15 convolution function (non-sqaure shape)
  45.    * @param[in]       Im_in        pointer to input tensor
  46.    * @param[in]       dim_im_in_x  input tensor dimention x
  47.    * @param[in]       dim_im_in_y  input tensor dimention y
  48.    * @param[in]       ch_im_in     number of input tensor channels
  49.    * @param[in]       wt           pointer to kernel weights
  50.    * @param[in]       ch_im_out    number of filters, i.e., output tensor channels
  51.    * @param[in]       dim_kernel_x filter kernel size x
  52.    * @param[in]       dim_kernel_y filter kernel size y
  53.    * @param[in]       padding_x    padding size x
  54.    * @param[in]       padding_y    padding size y
  55.    * @param[in]       stride_x     convolution stride x
  56.    * @param[in]       stride_y     convolution stride y
  57.    * @param[in]       bias         pointer to bias
  58.    * @param[in]       bias_shift   amount of left-shift for bias
  59.    * @param[in]       out_shift    amount of right-shift for output
  60.    * @param[in,out]   Im_out       pointer to output tensor
  61.    * @param[in]       dim_im_out_x output tensor dimension x
  62.    * @param[in]       dim_im_out_y output tensor dimension y
  63.    * @param[in,out]   bufferA      pointer to buffer space for input
  64.    * @param[in,out]   bufferB      pointer to buffer space for output
  65.    * @return     The function returns either
  66.    * <code>ARM_MATH_SIZE_MISMATCH</code> or <code>ARM_MATH_SUCCESS</code> based on the outcome of size checking.
  67.    *
  68.    * @details
  69.    *
  70.    * <b>Buffer size:</b>
  71.    *
  72.    * bufferA size: 2*ch_im_in*dim_kernel*dim_kernel
  73.    *
  74.    * bufferB size: 0
  75.    *
  76.    * <b>Input dimension constraints:</b>
  77.    *
  78.    * ch_im_in is multiple of 2
  79.    *
  80.    * ch_im_out is multipe of 2
  81.    *
  82.    */
  83.  
  84. arm_status
  85. arm_convolve_HWC_q15_fast_nonsquare(const q15_t * Im_in,
  86.                                     const uint16_t dim_im_in_x,
  87.                                     const uint16_t dim_im_in_y,
  88.                                     const uint16_t ch_im_in,
  89.                                     const q15_t * wt,
  90.                                     const uint16_t ch_im_out,
  91.                                     const uint16_t dim_kernel_x,
  92.                                     const uint16_t dim_kernel_y,
  93.                                     const uint16_t padding_x,
  94.                                     const uint16_t padding_y,
  95.                                     const uint16_t stride_x,
  96.                                     const uint16_t stride_y,
  97.                                     const q15_t * bias,
  98.                                     const uint16_t bias_shift,
  99.                                     const uint16_t out_shift,
  100.                                     q15_t * Im_out,
  101.                                     const uint16_t dim_im_out_x,
  102.                                     const uint16_t dim_im_out_y,
  103.                                     q15_t * bufferA,
  104.                                     q7_t * bufferB)
  105. {
  106.  
  107. #if defined (ARM_MATH_DSP)
  108.     int16_t   i_out_y, i_out_x, i_ker_y, i_ker_x;
  109.  
  110.     q15_t    *pBuffer = bufferA;
  111.     q15_t    *im_buffer = bufferA;
  112.     q15_t    *pOut = Im_out;
  113.  
  114.     if (ch_im_in % 2 != 0 || ch_im_out % 2 != 0)
  115.     {
  116.         /* check if the input dimension meets the constraints */
  117.         return ARM_MATH_SIZE_MISMATCH;
  118.     }
  119.  
  120.     /* Run the following code for Cortex-M4 and Cortex-M7 */
  121.  
  122.     /* This part implements the im2col function */
  123.     for (i_out_y = 0; i_out_y < dim_im_out_y; i_out_y++)
  124.     {
  125.         for (i_out_x = 0; i_out_x < dim_im_out_x; i_out_x++)
  126.         {
  127.             for (i_ker_y = i_out_y * stride_y - padding_y; i_ker_y < i_out_y * stride_y - padding_y + dim_kernel_y; i_ker_y++)
  128.             {
  129.                 for (i_ker_x = i_out_x * stride_x - padding_x; i_ker_x < i_out_x * stride_x - padding_x + dim_kernel_x; i_ker_x++)
  130.                 {
  131.                     if (i_ker_y < 0 || i_ker_y >= dim_im_in_y || i_ker_x < 0 || i_ker_x >= dim_im_in_x)
  132.                     {
  133.                         /* arm_fill_q15(0, pBuffer, ch_im_in); */
  134.                         memset(pBuffer, 0, sizeof(q15_t)*ch_im_in);
  135.                     } else
  136.                     {
  137.                         /* arm_copy_q15((q15_t *) Im_in + (i_ker_y * dim_im_in_x + i_ker_x) * ch_im_in, pBuffer, ch_im_in); */
  138.                         memcpy(pBuffer, (q15_t *) Im_in + (i_ker_y * dim_im_in_x + i_ker_x) * ch_im_in, sizeof(q15_t)*ch_im_in);
  139.                     }
  140.                     pBuffer += ch_im_in;
  141.                 }
  142.             }
  143.  
  144.             if (i_out_x & 0x1)
  145.             {
  146.                 int       i;
  147.                 /* initialize the matrix pointers for A */
  148.                 const q15_t *pA = wt;
  149.  
  150.                 /* set up the second output pointers */
  151.                 q15_t    *pOut2 = pOut + ch_im_out;
  152.  
  153.                 /* this loop over rows in A */
  154.                 for (i = 0; i < ch_im_out; i += 2)
  155.                 {
  156.                     /* setup pointers for B */
  157.                     q15_t    *pB = im_buffer;
  158.                     const q15_t *pB2 = pB + ch_im_in * dim_kernel_y * dim_kernel_x;
  159.  
  160.                     /* aling the second pointer for A */
  161.                     const q15_t *pA2 = pA + ch_im_in * dim_kernel_y * dim_kernel_x;
  162.  
  163.                     /* init the sum with bias */
  164.                     q31_t     sum =  ((q31_t)bias[i] << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  165.                     q31_t     sum2 = ((q31_t)bias[i] << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  166.                     q31_t     sum3 = ((q31_t)bias[i + 1] << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  167.                     q31_t     sum4 = ((q31_t)bias[i + 1] << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  168.  
  169.                     uint16_t  colCnt = ch_im_in * dim_kernel_y * dim_kernel_x >> 1;
  170.                     /* accumulate over the vector */
  171.                     while (colCnt)
  172.                     {
  173.                         q31_t     inA1 = *__SIMD32(pA)++;
  174.                         q31_t     inB1 = *__SIMD32(pB)++;
  175.                         q31_t     inA2 = *__SIMD32(pA2)++;
  176.                         q31_t     inB2 = *__SIMD32(pB2)++;
  177.  
  178.                         sum = __SMLAD(inA1, inB1, sum);
  179.                         sum2 = __SMLAD(inA1, inB2, sum2);
  180.                         sum3 = __SMLAD(inA2, inB1, sum3);
  181.                         sum4 = __SMLAD(inA2, inB2, sum4);
  182.  
  183.                         colCnt--;
  184.                     }           /* while over colCnt */
  185.                     colCnt = ch_im_in * dim_kernel_y * dim_kernel_x & 0x1;
  186.                     while (colCnt)
  187.                     {
  188.                         q15_t     inA1 = *pA++;
  189.                         q15_t     inB1 = *pB++;
  190.                         q15_t     inA2 = *pA2++;
  191.                         q15_t     inB2 = *pB2++;
  192.  
  193.                         sum += inA1 * inB1;
  194.                         sum2 += inA1 * inB2;
  195.                         sum3 += inA2 * inB1;
  196.                         sum4 += inA2 * inB2;
  197.                         colCnt--;
  198.                     }           /* while over colCnt */
  199.                     *pOut++ = (q15_t) __SSAT(sum >> out_shift, 16);
  200.                     *pOut++ = (q15_t) __SSAT(sum3 >> out_shift, 16);
  201.                     *pOut2++ = (q15_t) __SSAT(sum2 >> out_shift, 16);
  202.                     *pOut2++ = (q15_t) __SSAT(sum4 >> out_shift, 16);
  203.  
  204.                     /* skip the row computed with A2 */
  205.                     pA += ch_im_in * dim_kernel_y * dim_kernel_x;
  206.                 }               /* for over ch_im_out */
  207.  
  208.                 pOut += ch_im_out;
  209.                 /* counter reset */
  210.                 pBuffer = im_buffer;
  211.             }
  212.         }
  213.     }
  214.  
  215. #else
  216.     /* Run the following code as reference implementation for Cortex-M0 and Cortex-M3 */
  217.     uint16_t  i, j, k, l, m, n;
  218.     int       conv_out;
  219.     signed char in_row, in_col;
  220.  
  221.     if (ch_im_in % 2 != 0 || ch_im_out % 2 != 0)
  222.     {
  223.         /* check if the input dimension meets the constraints */
  224.         return ARM_MATH_SIZE_MISMATCH;
  225.     }
  226.  
  227.     for (i = 0; i < ch_im_out; i++)
  228.     {
  229.         for (j = 0; j < dim_im_out_y; j++)
  230.         {
  231.             for (k = 0; k < dim_im_out_x; k++)
  232.             {
  233.                 conv_out = ((q31_t)bias[i] << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  234.                 for (m = 0; m < dim_kernel_y; m++)
  235.                 {
  236.                     for (n = 0; n < dim_kernel_x; n++)
  237.                     {
  238.                         in_row = stride_y * j + m - padding_y;
  239.                         in_col = stride_x * k + n - padding_x;
  240.                         if (in_row >= 0 && in_col >= 0 && in_row < dim_im_in_y && in_col < dim_im_in_x)
  241.                         {
  242.                             for (l = 0; l < ch_im_in; l++)
  243.                             {
  244.                                 conv_out +=
  245.                                     Im_in[(in_row * dim_im_in_x + in_col) * ch_im_in +
  246.                                           l] * wt[i * ch_im_in * dim_kernel_x * dim_kernel_y + (m * dim_kernel_x +
  247.                                                                                             n) * ch_im_in + l];
  248.                             }
  249.                         }
  250.                     }
  251.                 }
  252.                 Im_out[i + (j * dim_im_out_x + k) * ch_im_out] = (q15_t) __SSAT((conv_out >> out_shift), 16);
  253.             }
  254.         }
  255.     }
  256.  
  257. #endif                          /* ARM_MATH_DSP */
  258.  
  259.     /* Return to application */
  260.     return ARM_MATH_SUCCESS;
  261. }
  262.  
  263. /**
  264.  * @} end of NNConv group
  265.  */
  266.