【经验分享】STM32H7的中值滤波器实现，适合噪声和脉冲过滤（支持逐个数据的实时滤波）

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STMCU小助手发布时间：2021-12-25 21:00

技术帖
文章封面:
文章简介:	ARM DSP库没有提供中值滤波器，所以本章的实现是根据中值滤波器原理做了两个函数，一个函数是一块数据的滤波器实现，另一个函数是实时的逐点滤波实现。

48.1 初学者重要提示
1、 ARM DSP库没有提供中值滤波器，所以本章的实现是根据中值滤波器原理做了两个函数，一个函数是一块数据的滤波器实现，另一个函数是实时的逐点滤波实现。

48.2 中值滤波器介绍
中值滤波器是一种非线性数字过滤技术，通常用于消除图像或信号中的噪声。中值滤波器在数字图像处理中被广泛使用。在信号处理中也有应用，通过丢弃所有可疑测量结果来抑制脉冲干扰。有几个输入数据，筛选器计算中值值。

6 y. g, @) n3 b5 g3 [& t9 s
48.3 中值滤波器原理
这里我们通过一个实例来理解中值滤波器。比如我们要对如下五个数据求中值：

x = [14  18  16  21  11]

我们将滤波阶数设置为5，即y = medfilt1(x, 5)，表示每5个采样值求一次中值。原理和实现如下：

函数是取x(k-2)，x(k-1),  x(k),  x(k+1),  x(k+2)的中值作为输出y(k)。对于y(1)，只有x(1), x(2), x(3)存在数值，之前的不存在，对于不存在的补0。每5个数按从小到大排列后取中值有：

y(1)的计算是从[0 0 14 16 18]中取中值是14。

y(2)的计算是从[0 14 16 18 21]中取中值是16。

y(3)的计算是从[11 14 16 18 21]中取中值是16。

y(4)的计算是从0 11 16 18 21]中取中值是16。

y(5)的计算是从[0 0 11 16 21]中取中值是11。

48.4 Matlab中值滤波器实现
首先创建两个混合信号，便于更好测试滤波器效果。

混合信号Mix_Signal_1 = 信号Signal_Original_1+白噪声。

混合信号Mix_Signal_2 = 信号Signal_Original_2+白噪声。

Fs = 1000;                                                       %采样率
N  = 1000;                                                       %采样点数
n  = 0:N-1;
t = 0:1/Fs:1-1/Fs;                                              %时间序列
Signal_Original_1 =sin(2*pi*10*t)+sin(2*pi*20*t)+sin(2*pi*30*t);
Noise_White_1 = [0.3*randn(1,500), rand(1,500)]; %前500点高斯分部白噪声，后500点均匀分布白噪声
Mix_Signal_1 = Signal_Original_1 + Noise_White_1; %构造的混合信号

Signal_Original_2  =  [zeros(1,100), 20*ones(1,20), -2*ones(1,30), 5*ones(1,80), -5*ones(1,30), 9*ones(1,140), -4*ones(1,40), 3*ones(1,220),
12*ones(1,100), 5*ones(1,20), 25*ones(1,30), 7 *ones(1,190)];

Noise_White_2    =  0.5*randn(1,1000);                            %高斯白噪声
Mix_Signal_2       =  Signal_Original_2 + Noise_White_2;          %构造的混合信号

滤波代码实现如下：

%****************************************************************************************
%
%             信号Mix_Signal_1 和 Mix_Signal_2  分别作中值滤波
%
%***************************************************************************************

%混合信号 Mix_Signal_1  中值滤波
Signal_Filter=medfilt1(Mix_Signal_1,10);

subplot(4,1,1);                                        %Mix_Signal_1 原始信号
plot(Mix_Signal_1);
axis([0,1000,-5,5]);
title('原始信号 ');

subplot(4,1,2);                                        %Mix_Signal_1 中值滤波后信号
plot(Signal_Filter);
axis([0,1000,-5,5]);
title('中值滤波后的信号');

%混合信号 Mix_Signal_2  中值滤波
Signal_Filter=medfilt1(Mix_Signal_2,10);
subplot(4,1,3);                                        %Mix_Signal_2 原始信号
plot(Mix_Signal_2);
axis([0,1000,-10,30]);
title('原始信号 ');

subplot(4,1,4);                                        %Mix_Signal_2 中值滤波后信号
plot(Signal_Filter);
axis([0,1000,-10,30]);
title('中值滤波后的信号');
Matlab运行效果：

: Q: x+ H. h7 `# J; T9 Y8 K! b
48.5 中值滤波器设计
本章的实现是根据中值滤波器原理做了两个函数，一个函数是一块数据的滤波器实现，另一个函数是实时的逐点滤波实现。

48.5.1 函数MidFilterBlock
函数原型：
void MidFilter(float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize, uint32_t order)

函数描述：
这个函数用于一段数据的中值滤波。

函数参数：
  第1个参数是源数据地址。
  第2个参数是目的数据地址。
  第3个参数是滤波数据个数，至少为2。
  第4个参数是滤波阶数，至少为2。

48.5.2 函数MidFilterRT
函数定义如下：
void MidFilterRT(float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint8_t ucFlag, uint32_t order)

函数描述：
这个函数用于逐个数据的实时滤波。

函数参数：
  第1个参数是源数据地址。
  第2个参数是目的数据地址。
  第3个参数设置为1表示首次滤波，后面继续滤波，需将其设置为0。
  第4个参数是滤波阶数，至少为2。

6 s- M$ u5 b( k( _! Z3 [7 f48.5.3 宏定义设置 (重要)
用到两个宏定义，大家根据自己的应用进行设置：

#define TEST_LENGTH_SAMPLES  1024 /* 采样点数 */

#define MidFilterOrder  16          /* 滤波阶数 */

第1个宏定义：采样点数用于整块数据滤波，一次性滤波的点数。

第2个宏定义：设置滤波阶数。

0 M* u/ C( d4 W0 b- E/ R48.5.4 整块数据中值滤波测试
适用于分段数据滤波，测试波形是由原始信号+高斯白噪声+均匀白噪声。

/*- _/ L- R6 f" G. P3 R Q
*********************************************************************************************************1 F+ I4 Z" V+ t- C: {1 w, v9 u
* 函数名: MidFilterBlockTest& E- |' |9 B: P+ Y7 Y5 F$ S
* 功能说明: 整块数据滤波测试. q4 b7 n& J! n0 k
* 形参: 无
+ ~/ |9 }0 z1 O+ @
* 返回值: 无
9 n. e' T, y( ?
*********************************************************************************************************
% p) ?8 _0 {8 M' _5 W
*/
; @4 M! B4 J q. C" A+ n; Z
void MidFilterBlockTest(void)
* {1 q# U% x% `, t; Z$ [
{0 S6 {* X( L& x5 R$ q4 X) h5 t
) H; |3 f- |0 k+ c8 t
MidFilterBlock((float32_t *)&testdata[0], &DstDate[0], TEST_LENGTH_SAMPLES, MidFilterOrder);
~% j. A( R- k
+ @( V% Q2 z/ O% L2 |
for(int i = 0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
* o$ j2 s1 o: e: a
{
- ~$ @4 \3 M4 d5 d
printf("%f, %f\r\n", testdata, DstDate);) _$ m% o' R2 G( F6 T, E5 V! \7 [( Q* t
}, y8 R+ J, E- I. u; m
}

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滤波器效果，红色是原始波形，杏黄色是滤波后效果：

48.5.5 逐个数据中值滤波测试 (支持实时滤波)
适用于逐个数据的实时滤波，测试波形是由原始信号+高斯白噪声+均匀白噪声。

/*% T% K2 q1 {4 x. }, s
*********************************************************************************************************
9 o; S1 l0 ~5 Z7 y6 k
* 函数名: MidFilterOneByOneTest
4 X+ m: n- ^- H6 _
* 功能说明: 逐个数据滤波测试
9 Y" Z+ C+ _" J) D
* 形参: 无
/ g5 X3 f8 G7 `, ~. L* h* z9 w5 g
* 返回值: 无* t% q( J9 N1 O
*********************************************************************************************************8 z+ v0 R1 X* _, f! S
*/
2 ~) T/ A4 q( l7 h
void MidFilterOneByOneTest(void)
8 V* g! A+ \) ^2 }- t2 T
{2 A# J9 N. S$ c4 y# n: J
float32_t *inputF32, *outputF32;! f4 j9 T) v- i6 w- c2 m4 J
9 i, h8 E- v* y
inputF32 = (float32_t *)&testdata[0];
, ]. K3 f" ~- G2 p9 G: S
outputF32 = &DstDate[0];8 [" A& f+ t/ M( n) k
3 Z2 p3 {7 E0 r4 {
/* 从头开始，先滤第1个数据 */
2 y: j, S0 y. N4 d0 ?' }! _. J2 y
MidFilterRT(inputF32 , outputF32, 1, MidFilterOrder);1 | }8 r/ _8 l# L' B$ H
3 D* i8 B( v1 Z t
/* 逐次滤波后续数据 */
7 [/ [6 @8 i V0 z5 X3 R5 k
for(int i = 1; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
' L' v$ f- b' m0 s9 Z
{( U* K% I7 K: q- \0 p
MidFilterRT(inputF32 + i , outputF32 + i, 0, MidFilterOrder);6 T# i' z+ \- c0 Z3 N
}( C. ]7 `0 [4 ?- z9 k) S$ G x3 o
$ n2 M8 \1 n, J$ I% N7 i
for(int i = 0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)$ r0 A; k l+ Q/ Y$ F6 q; ~
{
& A$ f! s+ c3 g
printf("%f, %f\r\n", testdata, DstDate);, M( U) b0 a' f# W6 D- m' L% J
}
& U9 G" o; G( p) v- `$ P5 F, e
}

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滤波器效果，红色是原始波形，杏黄色是滤波后效果：

48.6 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V7-233_中值滤波器实现，适用于噪声和脉冲过滤(支持逐点实时滤波)

实验目的：
学**值滤波器。

实验内容：
启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
K1键按下，整块数据滤波测试。
K2键按下，逐个数据滤波器测试。

使用AC6注意事项
特别注意附件章节C的问题

上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。

RTT方式打印信息：

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*
0 i% k" D0 g1 Y8 x
*********************************************************************************************************% |: }* ]. ~ v# H! _6 {
* 函数名: bsp_Init: [" Z1 v# Q; O+ L
* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次+ m% Y [3 `2 c- K4 B1 H ~: L! d4 B
* 形参：无 m5 x! A. ]+ X/ j( w2 f `& u
* 返回值: 无
7 p; u$ K# O* I2 J0 [. z
*********************************************************************************************************% h' K0 P; m0 s% H% b- Z
*/
: l% n3 J6 [3 v: s0 `: C
void bsp_Init(void)% Y! ~3 G) D' [& ]3 @8 Y0 P" V+ ~
{- d1 Z# Q" T ?
/* 配置MPU */
1 I# z5 d( c! {. A5 y
MPU_Config();
7 ?* s% \ I# _3 x8 R1 Z; c. }
$ Y, b; L# P6 m
/* 使能L1 Cache */; j, a1 B# F- L+ b3 g( i# Y
CPU_CACHE_Enable();4 {5 G2 k( I2 C" L
" \. s U- m) p
/*
( Z& k$ A2 V! c
STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
9 c0 M, b. [4 E# x
- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。5 }0 |: F# ?& I1 z8 Z& G# j& n: ^
- 设置NVIC优先级分组为4。) B- [0 K3 Z6 }" k8 p& ~8 }
*/0 w# G0 R$ E, `" e/ L& W/ ]
HAL_Init();7 g8 ~ P$ h; L5 Y1 O$ C
% I. g: o3 q8 P0 q% n
/* 2 h/ J) {. @1 z; }6 E% N- ]4 F
配置系统时钟到400MHz7 {! O( a: U& ~# G6 J1 c
- 切换使用HSE。
* |% i* x6 S( e: `$ M. F5 G: g
- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。1 L5 D+ }" V$ M
*/: M% w j2 A% W' l
SystemClock_Config();$ T- d0 M) S$ x8 m6 n1 m- G
6 l9 B8 d$ S7 C! ^- t* V S
/* / B7 A! P- V: y/ J
Event Recorder：% k O9 v8 _( w' R" ~& n/ ~: A
- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
# P/ Q" h U# t
- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第8章
8 X. T# v* e9 ^8 c/ s+ C
*/
3 u3 J9 c9 K, k4 u9 s5 I4 d
#if Enable_EventRecorder == 1 $ n/ R! k& w. S1 x
/* 初始化EventRecorder并开启 */; z5 \- T8 z. F* w+ i8 _
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
6 M7 c6 h9 N! m: g& N* K
EventRecorderStart();. S) D# s R) E8 K# Q+ V% l
#endif" {3 [ P6 ]8 j" ?& _
" d$ [6 g- M2 I, ~+ f% X
bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */" G1 y/ ` Q- Z" w
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
Z# d5 U ]* g" I, g
bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */* V& D' d* `6 l' y- [& [7 z. y
bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ * ]) t% l' y- c7 k
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ ! X% `" L; V* p' X* U( F0 k$ y
}

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MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区。

/*
( B6 ~$ ~: Z0 j' F& M# m
*********************************************************************************************************
; D$ c+ W+ q' G. {1 n1 x
* 函数名: MPU_Config* e! v* l/ v, I n. R. T9 S
* 功能说明: 配置MPU. Y8 Q! D5 C) p; V6 s k
* 形参: 无
: @6 r8 e G- j" r& F& [
* 返回值: 无# b- f7 e, {1 a( |' [, y+ y
*********************************************************************************************************
# z4 W+ i" d5 t( v
*/+ t, v* W$ K5 @ z+ S
static void MPU_Config( void )
/ S) y+ N/ @; Z
{, p2 D8 O! ?7 R; f" e
MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;8 Z' |5 K1 l; k3 |' C
8 j8 t q" x& U; J
/* 禁止 MPU */0 F8 F( u8 d) b* O! I* h: q5 V9 l
HAL_MPU_Disable();
@, G( a Y4 d) @8 [' b
8 @& [0 i$ w J5 U& @
/* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */
' b1 k. e& G& h
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
2 K& Y0 X( U% ^, E8 i
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
" X; n+ l7 a6 F9 P* ]7 U
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;5 H2 R* i8 C* d5 e
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
9 x4 h% I6 s: [5 Z6 {
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE;
. O9 g3 O+ F' u+ a- k% a5 O
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;# ] o, \- J) _* d1 ^; `
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;) }2 ^8 q4 U0 B# m( }
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;( S% [3 R, G/ S' {$ D
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
5 @' l. ~- H2 _7 r. T1 B% d
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;$ \' P0 f3 {) P& m4 p' q
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
- }- t; `0 I8 e+ p3 |; E3 L( b
7 _1 H4 H' ?8 ]
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);. E9 m& U3 w# f2 V8 a Y) j
4 H! s* w4 Z& x9 L/ M/ t
" J6 E9 v& S1 l, f
/* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
: Z: \ T$ _% \3 N) o+ w% N( i3 m
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;2 w0 b! j0 M: Y1 m4 A" `. X
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;. ~5 ]1 W% ]" @1 s. C E3 Q7 B9 \+ m
MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; / n' G) L& i3 C
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
$ {, y( |- \! M' f) @
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
0 X$ v- t% l) i' c
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; - e' S3 u: L c& ?* K
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
) a3 M! R' s! G$ {
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
. Q9 X9 C4 L$ B. E* Q! r
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
- x ?; O. `1 l% U' j
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;. U* L; s' P: x+ n+ b
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
/ v9 Q9 \: r6 H) Z
) z2 Z: y v2 K2 D. X% @
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);% D1 \/ ]% e& y# |+ ?1 h: H% D0 l
; a9 S& N' u+ n6 C& A, d) q1 B( q
/*使能 MPU */
1 Z( V" X5 C: l
HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);& [: T+ r6 W) x! q$ E2 d6 n
}
5 d2 c3 \& _0 v- i Q6 B) _7 n
9 b# e/ o* W* Y: O( n& ^
/*5 J- k& c0 W% T. M* }
*********************************************************************************************************
3 r+ U0 Z1 ? K/ {( U1 t
* 函数名: CPU_CACHE_Enable
6 x" O2 p6 J6 t
* 功能说明: 使能L1 Cache P( l2 ]6 n% O% \# i) w* m" `
* 形参: 无
! H1 ]# |) I2 ?: C
* 返回值: 无; z5 W0 H# J) w2 y! ]) h
*********************************************************************************************************( p. [- r% Y- ~* M! r/ u! W
*/2 t% s$ F* q7 S. O# @4 M3 Q
static void CPU_CACHE_Enable(void) C4 X% D% d' d/ W* f$ W) a2 U
{
1 D& @2 n5 S: C$ c: e
/* 使能 I-Cache */
! z$ h5 r9 G: W1 f, V
SCB_EnableICache();$ a+ e, B# J, L, I% W4 w
0 h, j7 `2 S& R; f1 F$ C
/* 使能 D-Cache */
% z% G/ K( T! q6 n' I3 S( X
SCB_EnableDCache();1 v" e( T6 b# ^1 Q* D5 P: s
}

复制代码

主功能：

主程序实现如下操作：

启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
K1键按下，整块数据滤波测试。
K2键按下，逐个数据滤波器测试。

/*% D3 G( G. h% e# P) p" {0 r
*********************************************************************************************************' v+ v. b2 V9 ?9 r5 S) @0 W
* 函数名: main+ @; n3 L) z) g; y( h! M0 Z4 y8 Q
* 功能说明: c程序入口, O+ ]) k: J5 C3 G: J
* 形参: 无5 h! t* ~7 U E$ Y) e8 I8 `
* 返回值: 错误代码(无需处理)
9 S9 I8 u8 T, \1 x) K( |
*********************************************************************************************************2 n- E0 C, r' c9 P
*/
+ F3 E! ~5 Q# T4 y, Q: M
int main(void)
' ]; p+ s* X& R
{( I9 J" M q% q6 F; e
uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
3 t" o$ H& ~0 n) V" t l$ ~% m
uint16_t i;
1 I0 ~9 |: n' K7 V
+ }- g8 c( x* f+ x8 P
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
1 M( X: q8 ^3 I3 R5 h
PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
9 x, o' O, a: j% P' @" Q! f
2 |) _% ]4 D4 i- E/ H( z5 @8 j
PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
" n" c) _- T- u( B! K9 @1 [$ |* b
% p) p6 M" f5 J( ?! B1 f5 i
" ]6 A) Z+ ^) f) u' p
bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
6 Z& i6 C, \' F% Q1 g- w( ?7 W
6 W; u- G" M& {, i2 W
/* 进入主程序循环体 */' r) D* U5 J7 C, i \
while (1)
# n0 I0 b# ~: l1 {
{
0 m+ ?" S1 |3 ^3 a! H7 Z
bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
4 `. ?2 n( e+ v# |. v- C4 @9 }
1 I: W3 W1 g5 C9 q0 _; L
3 O, b4 @, d' g2 w; i) z+ E# R* ~5 T2 F
if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */3 D% Z1 ?7 _+ |5 ]2 h% T
{0 h% s1 }. m8 D
/* 每隔100ms 进来一次 */. D: {4 E, Y2 J: D6 W+ v3 n
bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED的状态 */+ V- Y0 }1 M, R4 X- f& B$ b
}
- {( ^. I3 h! R- i
& N* @7 g6 W1 ` }
ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
: d8 U4 X# B. m7 ^8 [
if (ucKeyCode != KEY_NONE)8 B$ O! M- z/ l3 B% C
{% N9 Q# d2 l ~ A7 c
switch (ucKeyCode)! L; [4 d T" ~
{
P2 ]- o6 p' T: k% J+ `* J( Y
case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，整块数据滤波测试 */
; j' A1 A' G% A+ Z' t
MidFilterBlockTest();
. V9 m4 T9 |' o* B
break;
0 T; L( w/ G- e4 W v3 v
2 J, ?. T; W# j) C" P
case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，逐个数据滤波器测试 */8 _/ j! E9 C& S* A: S
MidFilterOneByOneTest();
2 K! ]+ O) r) L' `4 Y2 D( r
break; 8 [+ @4 n" M) r1 i* u
4 ?' }7 K! g$ b* G
default:
9 X+ G4 y& p, r7 X$ A
/* 其它的键值不处理 */, X$ z" V0 G0 M. [
break;5 U5 T: |. v8 N: ^1 |% v8 t
}8 O9 E& `0 D1 L4 x( K
}
" ?8 U; P. v- p8 S' [$ V3 O% t* J
0 C+ h- y) g' B: G0 p
}
6 F) ~/ E2 `8 W% a7 M
}

复制代码

48.7 实验例程说明（IAR）
配套例子：
V7-233_中值滤波器实现，适用于噪声和脉冲过滤(支持逐点实时滤波)

实验目的：
学**值滤波器。

实验内容：
启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
K1键按下，整块数据滤波测试。
K2键按下，逐个数据滤波器测试。

使用AC6注意事项
特别注意附件章节C的问题

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。

RTT方式打印信息：

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*- `% D$ O- ?; Q$ y. H: x
*********************************************************************************************************
8 E. w( b7 M$ a' B( r ?0 y5 s
* 函数名: bsp_Init e, H# G: {$ v& N
* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
+ T/ h! g8 K; t/ h
* 形参：无
* K% Y1 X* N- F1 R( q5 @
* 返回值: 无
- z4 q5 H! R* T ]- L) B
*********************************************************************************************************
3 E4 s% T' N" m) j
*/
. e$ R/ m+ u( H& H9 J) s# l) p
void bsp_Init(void)
+ A, E, O; M; v) F' I# O2 r
{
; L' g1 A' v0 y2 }0 K
/* 配置MPU */
0 K- @" S- E( U% L2 X
MPU_Config();8 u. u2 D& z1 ~7 q+ Y( {/ O! {- j
; a) [$ e7 l6 S4 F) |' Z
/* 使能L1 Cache */2 b* s/ X1 F. n8 N
CPU_CACHE_Enable();
/ J3 S' X: {6 y/ C; B
; e* `# ]0 j# H* i/ Y
/*
. d" Z1 E) O5 ^. h! A
STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:+ T3 i1 O4 H/ [$ [! }
- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
6 u/ `- f2 U, c" Z5 b
- 设置NVIC优先级分组为4。$ Y6 z. o* @9 R- v6 l0 |: U
*/
: s0 h/ l$ A- t% d7 H, N( D8 z6 b
HAL_Init();. ]1 b- X+ P$ G
`9 d4 B/ I& l3 \( h
/*
* u" X/ a9 ?( M# l2 ?
配置系统时钟到400MHz
! s" @! O6 w7 S9 G' r3 u) W$ q
- 切换使用HSE。$ y+ a+ x9 Z; S8 p7 z5 y
- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。2 D& A5 t B ~: a( j/ X3 l) | s
*/
6 f- r: V/ e/ w* ]7 O2 F5 u
SystemClock_Config();$ V2 H- P3 n6 c2 Q1 ~5 S
: ^8 N+ o$ F% A& P3 }2 w. Z6 i' o
/* ( u9 E! A* D, o, b- a$ n3 n9 `2 G
Event Recorder：8 D5 X& _* U, R1 [- \: r, w0 y
- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
. l( H4 r+ r9 }! F
- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第8章, b% g4 E! s2 u, l2 t/ ^2 r- d
*/
, O. e2 E! A- G) M8 A; v2 _& k
#if Enable_EventRecorder == 1
' L0 D" e. b* }! [/ x
/* 初始化EventRecorder并开启 */
5 U! z' w; r$ H
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
( z, I2 X8 T d/ o) A# M: C3 T! o
EventRecorderStart();. @( T" ]8 E! S, W" a7 k6 e
#endif0 l! K( j: x; f, N, u2 Y& M# ?" d+ w
9 D7 S# `# R5 U' F: ?2 T& Z; x
bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
' T8 y3 p/ L [+ ]# U6 k
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ C- s5 D: G) O- @9 i
bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */& u. M! M2 P3 k" d& [
bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
8 D- P) t. ~" W' z4 G
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
9 Z5 Y; h/ C1 Z+ ^7 ^& H
}

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MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区。

/*
3 E# v. D$ J: K, S
*********************************************************************************************************- ^9 J1 {& L& Z1 r$ _5 B Q6 n' t
* 函数名: MPU_Config
0 q$ v0 I) v* ?
* 功能说明: 配置MPU
5 i+ ]# Z; P1 h3 I3 E0 K
* 形参: 无1 b8 Z! s: u) m/ C8 |
* 返回值: 无
. `; J2 {" ^% ~9 u" m/ S% L
********************************************************************************************************** W; F* e( }! _9 [* X- l. {
*/5 o) @6 \" G! O6 Z$ R$ x( c5 p8 g
static void MPU_Config( void )
4 o( u% Z( p9 j! u
{7 }1 y" v3 F+ \$ L0 X8 [6 e3 ]
MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;. ^: V, Y! s0 I' l9 I+ L
) P" R% o2 R; v! c! r
/* 禁止 MPU */! O0 p! N# ] b5 {: W
HAL_MPU_Disable();+ u8 x% `2 f4 q* R7 A, X2 `
4 H) _6 [/ o9 a9 \
/* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
' p( n$ O# j5 `* ~0 H
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
u4 ^' C7 |8 y, p
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;6 u# t+ |' i( \5 v8 |
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
+ H0 b+ R$ x1 `' @) D: H
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
# ~6 ?+ `+ d$ r7 \- n
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;& Z* D* x; }. E6 X0 j3 {2 Y, l
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;. t0 t9 r& e5 y0 t) O: V0 d) Z# e2 G% b
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
3 f# _, _+ h. j; o# J, m) x- h
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
! b/ b1 A e( g/ [) e
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
# R& ]# C5 u, l& m+ c8 B: U( }
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
0 p+ y' |% a7 y' [9 n
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;2 O; d6 ^' R7 W/ H
/ H4 G4 k5 ~; w: n
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);, v" F; N Y3 n& h) X
1 [, ` t, \. H) x. Z9 n
" A8 s m: u1 z/ r
/* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered *// U$ _6 v1 L- N. w {. H
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;0 W) }5 u- \9 U* k/ `' P/ r
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;. K( k5 S$ x- f9 g
MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
+ ?* `7 [' x# E1 d. O% g) ^ @
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;- V; \. x7 o6 ^" S
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;, L% B' G$ L& d
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; / W8 y- |+ X2 U: o
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
7 k1 _. V. {1 |
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
. |2 v$ i9 w& S6 ]3 q" X* w. {6 X
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;; z q/ J' ~' b, P
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
, F+ S1 N" l( o5 s
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;. S" _$ v/ J# t5 L: c
: ^/ K* H' O# E. e" b. Y! J5 D
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/ u3 m2 i- h. w0 P7 I4 R( I. o
9 U |3 i% l o5 ]0 _+ a1 V9 ?
/*使能 MPU */
8 c/ N- ^! U0 e2 p
HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
? e; f1 J; v6 _0 y: }& ?
}
$ h8 ~; j% M" V, f# V
: U/ W* u N1 }
/*
2 A4 V# e1 V3 m2 O! y5 ~. c
*********************************************************************************************************8 J6 i. W% v) n: `" x$ b7 q e
* 函数名: CPU_CACHE_Enable' O& T* I( [, |
* 功能说明: 使能L1 Cache) G, L- Y( }9 g& \& R7 ]! z7 X
* 形参: 无
8 {9 {) O6 E6 |5 z- a' N7 D6 t3 V* P
* 返回值: 无5 C" W, t/ y) R8 `) W0 u' V% \
*********************************************************************************************************7 W1 n! U7 m# F# m+ `0 ?
*/6 Y. q0 u- o9 f. W
static void CPU_CACHE_Enable(void)
% P- f$ ~9 }, |
{: L% j. g# i6 X& M1 a
/* 使能 I-Cache */) }* K# S1 J5 k, S/ G
SCB_EnableICache();# E4 p# r; U" j0 t1 L& r9 s9 R) {+ m
, f1 R6 d. R: `& d: M H2 W, W H3 R
/* 使能 D-Cache */
" q. z( p7 N, `, \# J
SCB_EnableDCache();
" l2 C6 n3 ^1 y3 e
}

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  主功能：

主程序实现如下操作：

  启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  K1键按下，整块数据滤波测试。
  K2键按下，逐个数据滤波器测试。

/*
( o+ N% f$ D1 ]' p, O% N
*********************************************************************************************************
6 i/ H. ?' U3 w0 F8 F
* 函数名: main
0 U7 ]7 Q0 B t1 O
* 功能说明: c程序入口% t$ K6 i- ]" u* T. {
* 形参: 无
. x7 K2 {9 M& v( i
* 返回值: 错误代码(无需处理)3 t9 E8 l# c5 d0 x6 ]
*********************************************************************************************************- A" t- T3 X& R. z% ~( G
*/
3 t$ s3 L2 q# G: T) ]
int main(void)
( Q2 t: I+ r& `& }4 U
{# O5 L W/ G0 f3 c
uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
( V$ Q9 J3 `4 j. m6 ~' v
uint16_t i;& y; q1 c* S: g M w2 s9 \
4 a# p) m! k7 B' n0 T% e
bsp_Init(); /* 硬件初始化 */# N* b9 c' W, _# p& Y1 I
PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */8 J* K; a! s1 }9 v
! }: S! Q! ~7 l
PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
# Z0 ]+ `. E- q& u R v, y
( w* M6 N v& b5 Y$ o. S
' n$ \4 C% Q8 O' T- R! P
bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
2 M" z: B% v" M) D4 e2 t
+ O* R& j0 i# k" a7 r( G
/* 进入主程序循环体 */; a4 V( ?- t0 `6 c3 J4 @
while (1)4 t1 i. S M& M, d
{, s: B% K2 S) y4 i4 j- k
bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
- v* n: l$ M* T9 Y
- V* j' M# [# Q. X+ E7 J
( V8 s: g/ K: j& u
if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */, g8 n9 S$ I3 n6 R9 i5 W. R
{
( o) O6 q2 D8 F/ T. u! {
/* 每隔100ms 进来一次 */
: N+ d Z. f$ i* A
bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED的状态 */. i$ h4 ?( Y6 U0 n0 x# R
}1 p) h: o; [6 F, G- v
" m/ \1 Y7 Y1 H1 y6 t. F# {
ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
( W* T* J Q4 r" m" m) l1 X1 D' R
if (ucKeyCode != KEY_NONE)8 \+ T5 G% ]; I; }: V) U1 y; ?
{+ I' ], z& r/ O7 y
switch (ucKeyCode): K, _% K% l0 ` _5 B' n
{
# S! s" ~' y% |
case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，整块数据滤波测试 */6 o9 x- e3 s7 q: ]0 N% {
MidFilterBlockTest();3 @' F( O! X) o; ]! ~9 O
break;6 h' {% N1 b# \7 y3 d
* `& W3 T5 A, k: x' S# \
case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，逐个数据滤波器测试 */3 N3 J% ^9 f5 P
MidFilterOneByOneTest();3 ? p0 _; U7 a2 Q/ D! v; U5 E
break;
R& x% f) I" i0 H( z" k4 Q1 _
/ a. ^& @' ^! T. b7 t7 a" ?9 X5 u! @
default:5 F$ P, Q9 _, J: Y
/* 其它的键值不处理 */
4 s9 F* Q# W; ?; U/ P" e* t& [
break;! _" }4 Y! B6 J$ \. a8 a
}
0 d" [% A5 B( W1 J: F0 I. _2 x
}
' q0 G, Q1 N$ M0 _. ]
0 b: h( R. i! ]7 _; h$ e& E
}
/ }# A% u# _+ m. O* u- Q
}