你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

【经验分享】STM32H7的FIR带阻滤波器实现(支持逐个数据的实时滤波)

[复制链接]
STMCU小助手 发布时间:2021-12-31 18:00
40.1 初学者重要提示; g+ H: P7 F& |7 j
1、  本章节提供的带阻滤波器支持实时滤波,每次可以滤波一个数据,也可以多个数据,不限制大小。但要注意以下两点:" X9 Q" e/ M6 k2 a

; e, M; f. h3 c& ~( T* K3 u- i  所有数据是在同一个采样率下依次采集的数据。
0 i0 U8 q. K) P6 R1 `: ^  每次过滤数据个数一旦固定下来,运行中不可再修改。4 u5 R8 M0 o8 T* u7 M! E
2、  FIR滤波器的群延迟是一个重要的知识点,详情在本教程第41章有详细说明。
2 h, x" l& k5 D, N7 T# w( S
0 x- C: H" N; a; A40.2 带阻滤波器介绍$ a* L1 p: f3 W: @
减弱一个范围内的频率信号通过,让范围之外的频率信号通过。比如混合信号含有50Hz + 200Hz + 400Hz信号,我们可通过带通滤波器,让50Hz + 400Hz信号通过,而阻止200Hz信号通过。
. W% ~1 a5 u  U2 l& D, t; G+ r3 v) c+ [
eb07af4703783e5f46e002099968ab94.png
6 A" g" E; c  b2 F& E

% e1 k6 a: K* j! y: ]8 p3 F40.3 FIR滤波器介绍
# G- P' @0 d! \- g7 ^; D4 i7 _ARM官方提供的FIR库支持Q7,Q15,Q31和浮点四种数据类型。其中Q15和Q31提供了快速算法版本。- c  K: A. P! g* [
; N" @7 c: V+ Y: n0 a
FIR滤波器的基本算法是一种乘法-累加(MAC)运行,输出表达式如下:8 |5 [6 s+ g  Y3 \7 X: w, O

9 t: e, Q5 h7 q6 I3 O! B* X+ Y5 x6 P5 Cy[n] = b[0] * x[n] + b[1] * x[n-1] + b[2] * x[n-2] + ...+ b[numTaps-1] * x[n-numTaps+1], f! U) \& _) e2 ~
4 Y1 I# b% [  t, l1 s. J& W
结构图如下:
( j6 h: J0 t+ w  P( M/ |9 M/ ^* a, q1 e6 g1 N- B9 R  W7 u2 |
90e8ce626ba20176e8f8a370fe3d3a24.png
( @( h' I  ~2 E- z- ]; }  q
  r+ H5 J! ~# n5 ^( Q3 X' F$ Z

9 V5 O7 R% A; T- k2 F. }
1 B' p! [! T3 D这种网络结构就是在35.2.1小节所讲的直接型结构。) ~' k. r1 i% J$ K+ Y# }4 ]
; ]/ T2 R7 w6 w- R
40.4 Matlab工具箱filterDesinger生成带阻滤波器C头文件+ ~: k& p5 U# z* P
下面我们讲解下如何通过filterDesigner工具生成C头文件,也就是生成滤波器系数。首先在matlab的命窗口输入filterDesigner就能打开这个工具箱:, S# ]- D9 F, P) p4 |( }9 J
+ u. l1 e$ M1 Q& j1 W0 ]# k
5e14332b29b2594dc996e0064ae98798.png
0 Z4 e* Z$ _' p. s
& ?$ Q6 M) D! p/ ]( s& w. T; ~$ V
filterDesigner界面打开效果如下:- I" X# q" N& R5 z. P
' U2 E1 z7 W/ m4 R* B
d1a63d0da79f50ac93f367c073710727.png
9 V* `0 @$ C3 E  F. X. \5 u

+ y* Q5 e# b) u& g; j: b) kFIR滤波器的低通,高通,带通,带阻滤波的设置会在后面逐个讲解,这里重点介绍设置后相应参数后如何生成滤波器系数。参数设置好以后点击如下按钮:
! O; h2 w0 `, {" L  I+ T9 y  k, a) k6 [$ U
35d982a9816fc3b4e4b3df474c264710.png

' N/ W. p' N! ^8 u# ]' b, v3 h
2 m) B# b! [: M- h6 X点击Design Filter按钮以后就生成了所需的滤波器系数,生成滤波器系数以后点击filterDesigner界面上的菜单Targets->Generate C header ,打开后显示如下界面:7 e; n- {1 h7 V  x
8 y" @  y4 y7 S* K) S& Z! W. F
220bb228e2f80fce9805e85e75e61d15.png

" r% Y$ u. J6 H' K: {& Y6 V
8 Y0 [% j# O, o) Z5 ^; f% J& M然后点击Generate,生成如下界面:
" h# \9 C" N8 O, |( D/ H* G8 g$ g* M9 s  p; _  {% l! e  Z
84a01de7e8391be7a8456ac6ad24f23e.png
8 P! N; O% Y' E' c$ w. M
8 W+ r  t2 {8 u  W  j0 U
再点击保存,并打开fdatool.h文件,可以看到生成的系数:
! g) `% U- |  Z2 e3 Q# J  T( [/ j4 n. ?
  1. /*
    ' f& q- |3 F9 A0 d
  2. * Filter Coefficients (C Source) generated by the Filter Design and Analysis Tool2 q) \, g. t1 \0 {% r# _' v
  3. * Generated by MATLAB(R) 9.4 and Signal Processing Toolbox 8.0.# r, H; T: L# A# Z
  4. * Generated on: 20-Jul-2021 12:19:301 }) P) L8 P" q5 R2 e
  5. */
    * K3 f; {- V8 k, d

  6. 9 x$ A9 z" y- L- D' a( A( c
  7. /*2 s4 p. u3 J4 N" m6 C0 o# l. Q4 w
  8. * Discrete-Time FIR Filter (real)4 Q4 @3 u; H7 P: o# X! x
  9. * -------------------------------
    # e+ u- u; I& S: B3 U2 S
  10. * Filter Structure  : Direct-Form FIR. K9 i) [6 l% a) \) b, `
  11. * Filter Length     : 512 m2 s. h1 p# j; {5 |
  12. * Stable            : Yes4 g1 X# B; n$ \! u# l
  13. * Linear Phase      : Yes (Type 1)
    % z, k( K5 {+ Y6 F! ?; ]4 z( |
  14. */
    ) i9 I- @) O/ B! H/ B; y  F
  15. 7 D, ]# o' W8 O- P, x
  16. /* General type conversion for MATLAB generated C-code  */
    6 _  w1 L/ C2 A6 h: g& ?& u2 E
  17. #include "tmwtypes.h": g6 a, G# Z" F0 F
  18. /* ! K. |# w, y5 X7 F( k" F+ Y: |" [
  19. * Expected path to tmwtypes.h
    # B. k; u  M' K1 V0 T
  20. * D:\Program Files\MATLAB\R2018a\extern\include\tmwtypes.h
    - c* ^! D  S% E7 m
  21. */
    # ]$ H2 \& S8 [, w* t- K7 @3 v9 n* V
  22. /*1 t) D1 K9 g) j. K; R( x
  23. * Warning - Filter coefficients were truncated to fit specified data type.  
    4 B, B$ k' x: w* Q3 P6 J
  24. *   The resulting response may not match generated theoretical response.7 T1 h2 O9 V! ~$ {' l$ \) d
  25. *   Use the Filter Design & Analysis Tool to design accurate
    , V. E1 R, i- z" \5 m. L/ t
  26. *   single-precision filter coefficients.+ |5 I- B$ h$ H1 t' s- v
  27. */
    4 e( k8 o4 v: W8 |  M+ y9 L
  28. const int BL = 51;
    0 R, D: [2 P! z+ |9 ]3 U
  29. const real32_T B[51] = {
    8 k. P3 ^: i1 R- _8 H9 s
  30.   -0.0009190982091, -0.00271769613,-0.002486952813, 0.003661438357,   0.0136509249,
    : R* {8 w0 [/ z0 C
  31.     0.01735116541,  0.00766530633,-0.006554719061,-0.007696784101, 0.006105459295,! Q  g. V4 f+ ^# T' N( k
  32.     0.01387391612,0.0003508617228, -0.01690892503,-0.008905642666,  0.01744112931,
    ( D& i6 V& V" D: @/ ?" ~- d- M6 L
  33.     0.02074504457,  -0.0122964941, -0.03424086422,-0.001034529647,  0.04779030383,- p9 R' i5 g! }/ n% b: b6 j
  34.     0.02736303769, -0.05937951803, -0.08230702579,  0.06718690693,   0.3100151718,
    & f. ^9 P/ s4 F7 R$ M, ^5 c/ Y
  35.      0.4300478697,   0.3100151718,  0.06718690693, -0.08230702579, -0.05937951803,# _7 @0 e- I. Q7 _: V& F
  36.     0.02736303769,  0.04779030383,-0.001034529647, -0.03424086422,  -0.0122964941,$ l4 p& t9 C, d1 y5 [1 B9 i7 T3 o' X
  37.     0.02074504457,  0.01744112931,-0.008905642666, -0.01690892503,0.0003508617228,
    - i% ?2 o( c0 l* v% ?$ M
  38.     0.01387391612, 0.006105459295,-0.007696784101,-0.006554719061,  0.00766530633,
    ! m9 ~! L& P' P$ T# p
  39.     0.01735116541,   0.0136509249, 0.003661438357,-0.002486952813, -0.00271769613,1 e' [9 y$ C1 x8 U
  40.   -0.0009190982091
    % \( Q) j7 \9 u
  41. };
复制代码
9 N7 D4 m3 W% H# f$ p5 k. o
上面数组B[51]中的数据就是滤波器系数。下面小节讲解如何使用filterDesigner配置FIR低通,高通,带通和带阻滤波。关于Filter Designer的其它用法,大家可以在matlab命令窗口中输入help filterDesigner打开帮助文档进行学习。5 P3 t1 ^* k) R# Z, S1 b. s

/ f, y! u* x/ f: x0 R, s7 N
2b24513b974f0554c59651f8b94b60da.png
; n' \- F$ _+ P, ?! l$ s- t; ^

7 V; V6 I) h! a+ N/ f2 L8 u+ k7 K6 A7 v# [

0 L+ c/ U  a$ g$ R9 v9 D1 Y40.5 FIR带通滤波器设计

8 w8 d. {# `+ F本章使用的FIR滤波器函数是arm_fir_f32。使用此函数可以设计FIR低通,高通,带通和带阻; }: O8 u( W4 H7 G- L

% f& ~/ Q- Z- P  E- \* U- E0 d滤波器。
: \* s* B0 ^% l* `3 L: o- c6 h2 }* u* x0 l( D# D9 n2 |
40.5.1 函数arm_fir_init_f32
) [1 W2 o! [2 d& v) \函数原型:
; a6 a/ r) S4 I7 ^6 W: d8 d0 I8 k8 n9 N: C* N4 N
  1. void arm_fir_init_f32(5 J' r! q4 x( t# n
  2.         arm_fir_instance_f32 * S,
    " i5 G2 G1 |; s7 C
  3.         uint16_t numTaps,
    ) }7 o; S& L/ i" N. |+ X  ]
  4.   const float32_t * pCoeffs,
    , u7 r& U1 S5 @
  5.         float32_t * pState,
    7 ?. e0 ~6 `0 C
  6.         uint32_t blockSize);
复制代码

" s  M0 H/ ~) |+ h' v: x函数描述:
( P0 g4 I3 s" @1 i9 d4 K4 H7 i
, Z2 {" v1 |! g, c% T. Z% M这个函数用于FIR初始化。
+ S! P; l& K3 P
7 f+ E* r" @5 ~" N; N函数参数:6 R# k* E4 u% {+ D8 b/ O8 j

% \: y2 R: H9 Z! K7 l- e( L0 E9 K  第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。
4 D7 E  N% Y. }1 h: F9 L+ {  第2个参数是滤波器系数的个数。! ]- S! c& M, o+ F* A4 \
  第3个参数是滤波器系数地址。
1 A+ R$ B" U* b; ?2 f0 T  第4个参数是缓冲状态地址。
+ ]& D8 T$ R8 Z3 n1 j/ m  第5个参数是每次处理的数据个数,最小可以每次处理1个数据,最大可以每次全部处理完。- H3 l& D8 c# t& q2 i% A; A
注意事项:
5 ~6 p6 A: T* D  ~
. u$ {' |4 S. s结构体arm_fir_instance_f32的定义如下(在文件arm_math.h文件):
% u# v& \& h2 P* ?$ |* |1 `  x- I5 [7 B3 \
  1.   typedef struct
    " B) l0 w4 L; ^  s$ A5 H
  2.   {
    2 r) p$ E; |- ~' I# [
  3.     uint16_t numTaps;     /**< number of filter coefficients in the filter. */
    , L) ~: |& z1 n! _
  4. float32_t *pState;      /**< points to the state variable array. The array is of length */
    ' k; U6 t  u( J: U
  5. numTaps+blockSize-1.
    # a( ?+ x0 y& ?/ P( D0 r
  6.     float32_t *pCoeffs;    /**< points to the coefficient array. The array is of length numTaps. */! C5 v: K% A. w# @8 W- u
  7.   } arm_fir_instance_f32;
复制代码
6 v) [1 G! i  Q% z/ x7 J; _
1、参数pCoeffs指向滤波因数,滤波因数数组长度为numTaps。但要注意pCoeffs指向的滤波因数应该按照如下的逆序进行排列:
; v: z6 ?" U8 Q# V* t3 ]" j2 I0 e! i3 T+ G% r) Y( ~! r
{b[numTaps-1],  b[numTaps-2],  b[N-2],  ...,  b[1],  b[0]}
, A6 S4 \/ m3 k8 |: P3 S$ M& B
3 U% A& U5 U" Z: ^. T6 W0 w但满足线性相位特性的FIR滤波器具有奇对称或者偶对称的系数,偶对称时逆序排列还是他本身。
7 h  u) {! ^( A3 d) u8 y
' g4 a! \; x+ \# d6 s2、pState指向状态变量数组,这个数组用于函数内部计算数据的缓存。4 ?/ }1 G3 l. U/ ~) @5 Y

. G" ^( i+ b3 a3、blockSize 这个参数的大小没有特殊要求,最小可以每次处理1个数据,最大可以每次全部处理完。3 c. C3 W5 G$ Q4 e5 V$ |
" |/ k- m. J5 F2 z$ |
40.5.2 函数arm_fir_f32

1 }6 D7 r, ^+ N9 r0 B函数原型:
$ e/ e0 e2 h- F- E7 Y9 h5 D$ b* O' t9 c4 D9 x  M& x6 j1 ~5 e
  1. void arm_fir_f32(0 }& I: k! S6 a4 @2 r+ }( R
  2. const arm_fir_instance_f32 * S,- P6 A! i" r6 e3 `7 l3 m; S5 O
  3. const float32_t * pSrc,7 j4 C8 T$ I& o
  4. float32_t * pDst,
    + a$ _2 a# c' n. v# O0 O  ?
  5. uint32_t blockSize)
复制代码

$ D8 v* q* Q3 o3 k* \函数描述:
% y1 t: Z& v; `3 C6 w& p" O) p0 \. w- y1 \, X
这个函数用于FIR滤波。
7 {. F: ?, V, G$ x$ e7 ?% o5 v  C5 M. _8 s+ H
函数参数:
& R. [3 C. z6 D! X
( @( E  l  ~# O( h3 B# y0 B* P  第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。7 I" D9 n1 M! p- J
  第2个参数是源数据地址。
) u( T) |0 e7 Q, ]; q# m  第3个参数是滤波后的数据地址。
' G) c4 `! _* D! D5 k4 t  第4个参数是每次调用处理的数据个数,最小可以每次处理1个数据,最大可以每次全部处理完。
% ?5 q. I3 v7 k3 @( l$ j( b. G; u0 ^- y% Y9 t" c
40.5.3 filterDesigner获取低通滤波器系数/ a% \- J( v2 L. N9 j
设计一个如下的例子:" i0 U4 a. u8 e% e) Y, Z  P* W

6 [& u$ g! X: q4 V8 h' K" y3 K; o  d信号由50Hz正弦波和200Hz正弦波组成,采样率1Kbps,现设计一个带阻滤波器,截止频率125Hz和300Hz,采样1024个数据,采用函数fir1进行设计(注意这个函数是基于窗口的方法设计FIR滤波,默认是hamming窗),滤波器阶数设置为28。filterDesigner的配置如下:% w; {% p3 X% K0 p3 E7 ^% d
# h9 A% R, }! I1 t4 T2 j! G
c5d13a97f5445a4be6bd0adeda75b3a6.png
& D) F7 P+ w0 P% W8 J  M" V

, I4 y! f" l$ v5 R0 t& B配置好带阻滤波器后,具体滤波器系数的生成大家参考本章第4小节的方法即可。
: U7 [6 f' x1 W5 P! L1 b+ Q3 l: S. z! x! ^2 M3 P2 L1 N
40.5.4 带阻滤波器实现
1 W2 N8 k! I: U通过工具箱filterDesigner获得低通滤波器系数后在开发板上运行函数arm_fir_f32 来测试带阻滤波器的效果。# \3 V* j3 B1 S" x

0 _! W) Q& ~5 w& U
  1. #define TEST_LENGTH_SAMPLES  1024    /* 采样点数 */
    & x% @: b) t7 ~8 U6 T
  2. #define BLOCK_SIZE           1         /* 调用一次arm_fir_f32处理的采样点个数 */
    + b/ l. F- v( b! H" [
  3. #define NUM_TAPS             29      /* 滤波器系数个数 */% N! |9 Y- V3 K1 F1 D: O+ {
  4. . k# ]+ Y& W' i" H5 v
  5. uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;
    # ]4 x! {/ O% O! _  \
  6. uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE;            /* 需要调用arm_fir_f32的次数 */' \0 @/ \( ~: U; S3 h# p

  7. 0 @2 O% M# e$ y  w2 _- m  v5 u) R
  8. static float32_t testInput_f32_50Hz_200Hz[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 采样点 */
      a, U$ b$ }5 H3 x& Z+ J1 n  @* M# U
  9. static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES];               /* 滤波后的输出 */$ P  e1 `# X  `
  10. static float32_t firStateF32[BLOCK_SIZE + NUM_TAPS - 1];        /* 状态缓存,大小numTaps + blockSize - 1*/
    1 F; `3 n! `% m1 m1 r
  11. 6 U, G6 n( \; x6 k7 V8 e
  12. , L+ x! ]  e$ y1 R
  13. /* 低通滤波器系数 通过fadtool获取*/
    . S8 V5 t" @3 B: l' i$ P
  14. const float32_t firCoeffs32LP[NUM_TAPS] = {: s2 G! f: T+ N# ]  c
  15.   -0.001822523074f,  -0.001587929321f,  1.226008847e-18f,  0.003697750857f,  0.008075430058f,
    ; H# @# M6 ^4 t/ `3 L
  16.   0.008530221879f,   -4.273456581e-18f, -0.01739769801f,   -0.03414586186f,  -0.03335915506f,) N, Y9 k- l# R/ W# E
  17.   8.073562366e-18f,  0.06763084233f,    0.1522061825f,     0.2229246944f,    0.2504960895f,& l0 [. U4 v# {, m, g
  18.   0.2229246944f,     0.1522061825f,     0.06763084233f,    8.073562366e-18f, -0.03335915506f,
    - N; d& ]+ `! D7 l" V- l% N* g
  19.   -0.03414586186f,   -0.01739769801f,   -4.273456581e-18f, 0.008530221879f,  0.008075430058f,
    . J' }( C! \' h) @* f
  20.   0.003697750857f,   1.226008847e-18f,  -0.001587929321f,  -0.001822523074f
    * F4 ^5 K, t0 H  G! R" x& d
  21. };
    2 R! Y  E& H0 C

  22. 7 }4 G. r6 G* k
  23. 1 |; b; j( |" j# y2 {
  24. /*" Y. D* a$ g! B
  25. *********************************************************************************************************
    ; B5 t# Z, F1 `$ n
  26. *    函 数 名: arm_fir_f32_lp' u1 l2 k1 R" Z7 A7 y: _
  27. *    功能说明: 调用函数arm_fir_f32_lp实现低通滤波器
    6 U9 P6 J; K* C6 F; `# ^
  28. *    形    参:无1 ~! f3 N. F0 J/ G# v2 |$ G- ]* H
  29. *    返 回 值: 无4 G" U) g  A1 @
  30. *********************************************************************************************************8 \" s  q# W7 Q9 Z2 e7 s
  31. */1 F/ S- {: ?9 n- I
  32. static void arm_fir_f32_lp(void)
    0 A* V: D( Q0 A
  33. {
    $ I6 m8 K: S5 ^, J% o" n3 b. \. H8 {
  34.     uint32_t i;& T$ L+ G1 d/ n5 P* i2 t3 _
  35.     arm_fir_instance_f32 S;
    4 c; D0 Q. U1 Q! O0 H9 L& ~
  36.     float32_t  *inputF32, *outputF32;
    , b- b8 E; G% Y' S: p
  37.   C( b4 a; r- r; y
  38.     /* 初始化输入输出缓存指针 */
    5 @8 d6 y( c$ Q: A: |8 @
  39.     inputF32 = &testInput_f32_50Hz_200Hz[0];
    7 T, c3 k4 x! N1 n. T
  40.     outputF32 = &testOutput[0];
    % |* [2 ~# V! _5 s

  41.   A$ }+ s+ x3 h* v" E8 x' B) E
  42.     /* 初始化结构体S */
    ; O. _& j$ g% L
  43.     arm_fir_init_f32(&S,                            ! Y# {* b8 r' m' O6 W
  44.                      NUM_TAPS, 4 Z  q, d! e( u
  45.                     (float32_t *)&firCoeffs32LP[0],
    4 @2 l9 W( K- g! i4 B* p
  46.                      &firStateF32[0],
    7 B; r3 |/ x( H( @! C8 ~
  47.                      blockSize);
    ; b* d: d2 j9 @3 r
  48. " p4 s4 X( r  |; w6 ^. u* f% p0 n& Y, L! |
  49.     /* 实现FIR滤波,这里每次处理1个点 */
    1 ]* N  ~6 _, a8 S0 u, o# V
  50.     for(i=0; i < numBlocks; i++)! Z3 F3 B3 g& Q, d- D
  51.     {
    ( |( l( }: `: \2 B" t1 D( Z
  52.         arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize),  outputF32 + (i * blockSize),  blockSize);
    3 u. w# Y  r1 V% `& K5 y
  53.     }. E( u& Y0 K5 B& H
  54. & g; ]% ?0 k- z

  55. 5 C2 X  P  L! S5 b
  56.     /* 打印滤波后结果 */
    " c! c3 k1 X* R4 r& v  U
  57.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)! t* v/ i& D7 B
  58.     {4 X9 z( x4 v6 s) V1 z: ~
  59.         printf("%f, %f\r\n", testOutput, inputF32);8 u3 v8 |3 D, E
  60.     }3 E0 c( w! ~) |9 p1 B$ _* r0 C

  61. / i( h3 ]0 ]' J# ~4 g
  62. }
复制代码

; }- V9 \% h; y; o9 i: K运行如上函数可以通过串口打印出函数arm_fir_f32滤波后的波形数据,下面通过Matlab绘制波形来对比Matlab计算的结果和ARM官方库计算的结果。
5 z1 B6 ^  H. R: c# r
+ X+ X7 _( T; u# @9 j* v对比前需要先将串口打印出的一组数据加载到Matlab中, arm_fir_f32的计算结果起名sampledata,加载方法在前面的教程中已经讲解过,这里不做赘述了。Matlab中运行的代码如下:( `3 P6 ?4 u' R/ D0 {

' m6 E$ Q7 [; `
  1. %****************************************************************************************8 l5 g8 \9 L( V  E
  2. %                             FIR带阻滤波器设计% H! r$ `  P! d' C+ v) C
  3. %***************************************************************************************4 G& n! `! D2 C
  4. fs=1000;                  %设置采样频率 1K2 G; ]; C- ~* ~7 @
  5. N=1024;                   %采样点数      - h% |5 e9 X+ M
  6. n=0:N-1;+ V: ^9 G5 x! e, b
  7. t=n/fs;                    %时间序列
    ' \8 @/ `" Y3 M% Y
  8. f=n*fs/N;                  %频率序列
    # J! N, x1 f8 {. {* ?" a: g

  9. $ l: i# ]8 U, o: @+ g
  10. x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t);       %50Hz和200Hz正弦波混合           8 K4 f$ D% B8 I: }
  11. b=fir1(28, [125/500 300/500], 'stop');   %获得滤波器系数,截止频率125Hz和300,带阻滤波。  _$ n0 }$ l3 x" Z) Z
  12. y=filter(b, 1, x);                        %获得滤波后的波形
    # Q4 M0 I. _9 C7 n: w
  13. subplot(211);
    ' a! j% F0 f* Z
  14. plot(t, y);, o2 j3 S# C" I- N! a3 e8 H
  15. title('Matlab FIR滤波后的实际波形');
    8 W: R, z5 o# K* S4 v# H
  16. grid on;+ Y0 y1 F2 L; v$ _; G" h
  17. 6 E7 u$ P* ], P% d2 v" z* o
  18. subplot(212);" f: n5 `& C4 w" i0 O
  19. plot(t, sampledata);        %绘制ARM官方库滤波后的波形。; K0 f5 p3 t( _2 K+ Q
  20. title('ARM官方库滤波后的实际波形');
    + H" t- w0 P; P% }8 R- p* o
  21. grid on;
复制代码

* ]4 Q. R& m$ NMatlab运行结果如下:$ }5 x' Y3 S7 ?- \: c% ~: h: N

4 U" u! p) ~4 ^, E' h3 s
916e866865e182e874925fe4e2fdc08f.png
0 ]5 f* m8 o& `# p0 q
; M) y) H) K  E1 e) m. l2 }& O1 p
从上面的波形对比来看,matlab和函数arm_fir_f32计算的结果基本是一致的。为了更好的说明滤波效果,下面从频域的角度来说明这个问题,Matlab上面运行如下代码:
9 I/ k5 C8 q( L0 ?5 K. C3 I
5 K* H6 L( h: n
  1. %****************************************************************************************& D: `" d" o5 q2 k$ |6 M
  2. %                             FIR带阻滤波器设计
    ! |3 f" A/ d( N
  3. %***************************************************************************************
    4 P9 s( E  O/ F! e4 p+ n. U2 Q8 Y( u
  4. fs=1000;                   %设置采样频率 1K
    5 p  l0 c4 L4 ^" T6 g9 F
  5. N=1024;                    %采样点数      
    7 Z, d/ i( n5 m  c
  6. n=0:N-1;
    . e. p: B, [( V; O4 @
  7. t=n/fs;                    %时间序列
    / X  {; v' Y+ N
  8. f=n*fs/N;                  %频率序列
    , u; d% a. K: e: D
  9. 4 r, r  Z! A) k1 T, I& x: \+ A
  10. x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t);  %50Hz和200Hz正弦波混合           
    ' E( O  a( E# n% q& ~0 L
  11. subplot(221);9 A' e) ~" s& x$ r1 |  e- z
  12. plot(t, x);   %绘制信号x的波形                                                 % m& z8 l- P  }
  13. xlabel('时间');
    5 `1 f0 Z* T; Q8 }) p* G4 }  q
  14. ylabel('幅值');
    ( c) I, c4 y; j2 f, l
  15. title('原始信号');$ O  r, I; ?9 I1 c) f% k3 t
  16. grid on;7 a! I, U" o* W! v
  17. , T) ]; h6 _& }/ I0 l
  18. subplot(222);; w$ @" o, S9 o( c3 F! A
  19. y=fft(x, N);     %对信号x做FFT   
    5 J# Z! ]" c7 o9 t
  20. plot(f,abs(y));+ n) e2 w( I7 n0 n8 O
  21. xlabel('频率/Hz');
    $ L) Q) {+ H( v! Z
  22. ylabel('振幅');
    7 Y% m7 u9 W9 J( L; L
  23. title('原始信号FFT');9 J, t8 K0 Z1 j9 Z7 z
  24. grid on;  q/ J' o  {% j6 A7 x# {* b
  25. + |+ P4 ?- k! O/ ?
  26. y3=fft(sampledata, N);       %经过FIR滤波器后得到的信号做FFT
    : l- [" x* O: q3 C5 M% d
  27. subplot(223);                              
      }9 D0 o5 O5 L+ ~2 n' p& ~2 X) n
  28. plot(f,abs(y3));
    ( m7 q% \$ H* u7 J
  29. xlabel('频率/Hz');0 G% ~# W4 l7 ]- H1 D9 J& }
  30. ylabel('振幅');
    6 ]4 T# l5 {: j0 t
  31. title('滤波后信号FFT');
    * ?. R; X- l  h& k& p
  32. grid on;
    3 `, y" T. r2 F7 }/ q; D

  33. 4 O8 i; _' S( G+ b# \( I. @
  34. b=fir1(28, [125/500 300/500], 'stop');  %获得滤波器系数,截止频率125Hz和300Hz,带阻滤波。     5 k' [$ H, E% j9 a
  35. [H,F]=freqz(b,1,160);                  %通过fir1设计的FIR系统的频率响应
    " Q, Z& `6 l& y9 ^
  36. subplot(224);" E' H4 G# K$ |  q
  37. plot(F/pi,abs(H));             %绘制幅频响应
    ; y0 M/ Z$ e8 N/ R* M
  38. xlabel('归一化频率');        
    3 P( P8 p$ P- ?, J! c9 l7 J: W, H8 ?& ^
  39. title(['Order=',int2str(28)]);% I, N" \8 g9 @5 l( D
  40. grid on;
复制代码
) c  u, O8 L  ~) R* Y5 D' V
Matlab显示效果如下:' w  |9 }0 p4 W' Q" ]
2 i# M  u5 V7 F( Q! ~$ L* o
73baea66269631da516a74e98da45b88.png
- \+ m8 b  X' ^& Q
% H$ ^) j1 W* F2 e
上面波形变换前的FFT和变换后FFT可以看出,200Hz的正弦波基本被滤除。
7 Y5 Q; H. e7 c* \6 c3 D( b9 {4 P% C  n* ?6 g
40.6 实验例程说明(MDK)
- J$ E9 \8 ^, L" K8 i/ l+ o3 w! ^配套例子:$ Q# ~' z: V6 `  ]- C8 w+ M: g
4 ^* E& _/ x8 M' K2 [
V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)
7 h4 q* e" ~/ F) Q8 ~8 v+ L$ n4 B% U8 U( q/ J9 J. ^4 ~
实验目的:
, O! Z4 J" P7 A! `5 P/ m. }3 L学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
% F( c8 i; C: S4 ]3 F' H+ D  z+ l2 W$ ]6 W. S* c; \
实验内容:# L8 Q8 k+ N9 B$ J- t: q: ^: [4 B, M( c
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
% L  @! u! y* Y2 y3 H2 b按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
' N! Z. L5 r1 l9 Y0 O; H" [
5 A, l$ @1 A* Q0 F& p% j3 R使用AC6注意事项7 E+ I1 O. @/ w8 B6 q( H: R$ G9 {: e
特别注意附件章节C的问题
1 X" C# g5 g  u$ a2 A- b; D$ B# S- L
上电后串口打印的信息:
$ h% {; \) B2 }" F" p! H5 D8 P) F" g" q
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。* H  M* f) ?) }4 P' H

2 F1 u) v6 I0 G) K. c5 q
9820ba6145f7d8a3406f4cccd06e4b4c.png

' ?! X- s4 b' \' R+ B: u$ T! e& o# E) C
RTT方式打印信息:
. |% ]- w4 p" S# e' X
) M* r. ~: n3 K$ R* _3 P) K5 m" @
803e36294ac8bbc76428bcbe5613d79d.png
) p* h8 C% ^+ _9 X; A6 s! D

) U5 g4 f* |7 v9 w. O& n程序设计:
: \4 L0 M; e1 i+ z
* @  Z: _  ~1 n% E# Y  G  系统栈大小分配:! J; X% J! y% u* U" _
1 T& M+ S: D; s* z( J
ec342c78f71466987e218f42f92187c5.png

% J9 c2 x# q# Q/ U3 `4 f/ @' R" l7 Y: v3 H) M
  RAM空间用的DTCM:, x' e3 c# A! }1 Q6 q$ n- x

1 P, e! I( E3 {- P- C" s$ k9 l
7f807913bee995db3a40e79477f226c9.png
2 b1 G$ U: C# B1 f

2 a5 e. Q* N' V8 s7 t  硬件外设初始化* {* g- A# X2 k( }8 q) D9 h

& U" R6 f4 S; S5 U硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
! {9 G0 N6 a9 Q6 \+ Q3 l2 _& {' @
( \) S" D' K" I
  1. /*8 Q" v9 ^. A: h) [- ~4 K2 f
  2. *********************************************************************************************************, f6 }# U. |) Q& D) o* u
  3. *    函 数 名: bsp_Init
    . k# p8 P" F& F1 h& T
  4. *    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
    : T2 {$ b% K. }) O. {. Q7 E4 u$ u
  5. *    形    参:无0 p4 P# h  I3 L2 I7 o8 C
  6. *    返 回 值: 无
    9 i. I! s3 R6 i- n$ Q
  7. *********************************************************************************************************
    + N* W6 D6 t0 t" N
  8. */
    8 B; n4 H: q- e  J: n
  9. void bsp_Init(void)# p1 c7 ]( T5 e% j( |
  10. {
    6 q5 v0 d$ n- G' g: Q* ~" w' S* S
  11.     /* 配置MPU */
    ! d1 `! n; L1 q' j  T6 k
  12.     MPU_Config();6 }& g# N9 ^- {4 {/ W8 U
  13. ( ]1 \: E9 u. ]4 V7 s! {& t
  14.     /* 使能L1 Cache */
    + ~/ P' u; o) T
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    ) ?: {, U" V5 t; N. Z5 u

  16. + J! ~; E) i# K% s, V6 W( L
  17.     /*
    * r+ ^, w9 J* U
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
    ( I- Y+ ~& ^/ o8 I/ d" p' R" e% [
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。* O% r0 q4 X# N6 A; _' r
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。9 d0 g) w. c1 U/ i
  21.      */
    8 P; L, P/ V2 I5 K' L: M1 f
  22.     HAL_Init();9 Y$ g6 x' @- W. ]
  23. 2 v' d0 c4 H  `. c- L0 ~% g) m2 B7 {
  24.     /*
    " M/ k5 G; |- A
  25.        配置系统时钟到400MHz( c/ J5 V% W1 @. c( m8 D
  26.        - 切换使用HSE。# u# Y. L% W6 {6 u! m: l! D
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    ' d3 s/ D: e7 t# Q$ s* r- S
  28.     */
    7 w7 g) Q( i; [) \- I# a, {6 I
  29.     SystemClock_Config();5 r2 ~, p5 N4 z
  30. $ J6 K9 l$ W4 r3 n1 v4 V- {4 W) R7 H
  31.     /* 0 K! B8 H2 B4 @! s. I
  32.        Event Recorder:8 D- T, l$ U9 c2 |1 i* @9 i; e( X0 y
  33.        - 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。
    ( }$ Q) w5 ?" O$ \- W
  34.        - 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" M$ j7 k0 ]0 J$ t5 e
  35.     */    % Q3 p: _! ~/ D' q9 S
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    9 W9 x) ?/ t! E9 e" A
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */$ X$ ~, u  T8 ^$ \) w9 y4 _: c: j& n0 n
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    8 ]8 b8 F% V$ U; W+ V
  39.     EventRecorderStart();
    # m" n) z; N* z+ }
  40. #endif
    % L! l6 H9 o+ v6 a8 K/ \2 c

  41. 8 K8 W2 I: B; J3 B  c0 B
  42.     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 */7 }+ J1 m3 b' [; P/ G
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    + s% J; z; `. ?+ h- B( j$ C/ Q1 `3 l
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */3 \& H; ^& t& ]% L8 r5 Z0 J- ^
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
    / g% C* o( L. p" K& `; ]
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    9 v/ N$ `/ M0 }) o  ~. f# V6 Z
  47. }
复制代码
. _2 o1 ]) x) r1 p. c
  MPU配置和Cache配置:  t: H5 I' M1 H: Z

4 s) _% _: \5 n1 h1 ^- g' S' b' I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。
8 Q' d- a7 d, {8 @8 N7 u& x  _3 |% }# R; k7 U' F( v  q' W
  1. /*' P. Y- @! l- L$ a0 D$ }. V7 j
  2. *********************************************************************************************************
    % G4 J5 G6 W: U  q) X
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    ' U, j; z9 C( w+ i1 X7 b
  4. *    功能说明: 配置MPU* b) E; M! n# p, U3 K, q
  5. *    形    参: 无
    7 t* u+ b- D: ?+ P
  6. *    返 回 值: 无' U  T& c. H' ~: C0 i4 K
  7. *********************************************************************************************************
    # W9 H3 E8 @& _4 @
  8. */- U6 z+ K, S% u# C9 f, `" y
  9. static void MPU_Config( void ). U, ]! h4 u/ t
  10. {
    # x% O  c: N1 J6 d
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;) p5 ^/ {# U0 U. p+ g( \

  12. " C- R  c. G' V/ Q+ }; E# h. E
  13.     /* 禁止 MPU */
    * j' g( U1 C9 c3 _
  14.     HAL_MPU_Disable();
    2 N& J$ K! {* e( k. t' H9 f

  15. + a3 Z& Q4 U( v- ^1 _* r
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */: l7 S" x8 Z3 Q* M( Z
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;2 w' ?- s1 x! g+ b) S& N
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    , Z5 v% e6 Z0 f
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    4 [4 M+ i7 w6 k8 L& }
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;/ G/ x/ R1 r6 b4 T2 t3 A  x
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE;
    ; V1 G8 o8 L5 Q  |- s- M
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;
    / G/ i& J5 l* a6 Q' }8 g
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;6 E4 v5 N9 B. q) u; s8 j
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;5 n  Y) X/ {. m3 A3 H; a; N
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    2 D2 ~/ l6 [$ o& d9 y" ~/ H
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;& x2 p# X  W3 e
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    6 h5 z6 }" }, b! ^6 u: F
  28. 5 B+ K% o9 b( Q& C( q/ T1 G
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);9 Z" Q1 v  n' O; y2 X: e* j; d) X! c

  30. ( r$ p# p1 @, N' d! n  J- C

  31. 3 [5 o: k! H0 ~
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */0 W; v) p# A- B6 U
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;! I  N+ |/ S- K3 M3 c8 Q4 {
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;9 f8 v+ D: e; r5 n/ M( J1 k! m  n: x, @4 V
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;      m( P- d5 P/ a1 Y
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    # X7 L0 }" O! x/ m. L) m
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;  A" W2 M4 h# t  a6 `
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    5 n0 x9 e2 k9 U+ ?
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    / g9 u5 H# K4 @7 V1 b
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;+ B7 N7 H$ d' ~4 ~( ?* R0 ?( K; p
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    ' `' a7 \* M0 f; t$ p' s3 l
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    " K# {+ t% O" o$ y% e( t! j; m5 F2 L
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;6 Z% G4 d% P5 m# @: k% m* s
  44. , [% v) l! |$ B0 G, U; o
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);; F. `6 m; q# r4 l4 |4 ^
  46. 4 ]' e! |: k- [7 w! [" P# v  d' `  k
  47.     /*使能 MPU */
    # P" G; |! J3 S4 Z+ J
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    * b2 S# Q  O7 `* w
  49. }
    7 j* s! K* _* c

  50. ' ~+ }; b$ y5 B$ `  t, p
  51. /*
    * u& Q' p5 ^7 u/ h7 b
  52. *********************************************************************************************************  S, I- }7 m$ Q! P% L
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
    " Q/ O" T  T+ H; U1 ?
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    + ]4 K5 |2 Y7 w0 e: ]$ I
  55. *    形    参: 无
    ( {8 r1 ^* B; Q8 g- Z
  56. *    返 回 值: 无
    # S% `9 ~& |- Z( Q8 A
  57. *********************************************************************************************************- ?3 f+ g6 q+ H
  58. */
    $ S" O0 n% {0 k5 Q
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    : |/ c. @0 s7 b3 j  b0 \
  60. {
    ' Q; s/ L: _$ P7 j
  61.     /* 使能 I-Cache */
    * d3 P, P5 e4 l5 X% u) R, v
  62.     SCB_EnableICache();4 k( f# o8 r; _& K+ p8 _1 W& r
  63. 9 K8 G, d- u9 N& ]
  64.     /* 使能 D-Cache */, U# @6 Q& s# ~4 o  ^9 G8 _& F
  65.     SCB_EnableDCache();
    2 [1 a9 P. g- J8 W/ ?" h) I5 D
  66. }
复制代码
' U: P5 [" S" J' `9 r& l
  主功能:
" Q6 `) j& a2 O$ O; J) O5 q+ H2 l+ Z$ Y  e$ I( N. \, F2 ]
主程序实现如下操作:2 K4 |& S6 r6 v/ }* p  k
; a* R: O: v% T3 c
  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
0 J5 q  X; b' v* c  x- H7 T2 g  按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
' G2 T- `- a6 d$ `! e( I
  1. /*
    9 s  U2 B9 ^' G5 Q
  2. *********************************************************************************************************
    : f2 H9 }& l% T9 K# i' @
  3. *    函 数 名: main' Z$ n( Y! _5 T2 k9 c, D- a
  4. *    功能说明: c程序入口
    - y: ~6 p. \% n) x
  5. *    形    参: 无; W2 k0 p: J$ e3 [: i/ ^2 t, ^& O
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    % d; ^" y* x7 T* q8 Z
  7. *********************************************************************************************************  t0 t' l6 _2 o7 i
  8. */
    ! Q+ T3 h/ M2 o/ K2 m: Q" O
  9. int main(void)* J) ]7 N! s3 b0 x, b; i
  10. {
      W$ d! D+ P7 f7 z9 y1 \
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */+ O* ?8 H; F8 i1 M
  12.     uint16_t i;$ J. m: m! i: c. b" ]4 r

  13. " R2 e- E) B3 B4 d) P

  14. : w  S7 n* L9 p, H
  15.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    ; p9 j. _5 d2 _- ~
  16.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
      ^+ y) J) a1 V, Q

  17. 5 l" b. B  L3 a0 B
  18.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */% N- S6 ]9 M6 g3 J- e

  19. : i% R& {6 x# w; R
  20.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    0 c- `* X) c% X6 O0 l
  21.     {) N0 E5 G+ {3 I) S
  22.         /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */" Z" O& R. T& Z0 |7 g; S" Z& r) i
  23.         testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) +
    - H  Q5 _# C' E  t8 G9 K0 z. |+ I
  24. arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
    5 F% g' {, w7 n  p5 {% i
  25.     }- n+ N6 q" z) R0 A) C

  26. ! V! r8 Y& b( Z, T. i/ i1 _
  27. & O) F1 F# E  k7 q2 y2 K: a
  28.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    , N( J& Z8 p% y# U4 h

  29. ' k1 b* F4 I$ r6 R& t9 I
  30.     /* 进入主程序循环体 */" V% D3 b, m& Q: L
  31.     while (1)
    % o, o* i. Q& P4 r+ Y+ R* E
  32.     {
    1 ^4 k. _4 y+ z3 K
  33.         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 */. S; g( ~5 q$ Y1 p. Q& P5 d
  34. ) x8 J" E9 a, `% m
  35. 6 c6 w% p( K3 U: p) k
  36.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 *// l; t+ m& D  C
  37.         {6 H' x2 b8 A& _" G" [: ]4 q
  38.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    , L3 d$ G1 E$ f4 T# t
  39.             bsp_LedToggle(2);    /* 翻转LED2的状态 */& p7 ]/ J. ?0 j1 w/ |5 B/ G
  40.         }" B/ t4 a8 u1 k4 `

  41. / N2 O! d1 }! P: L' u
  42.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    : [0 A0 u& H+ O  h6 _4 }
  43.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)! V( x! h. [8 I( f4 J# D/ J1 o  A1 M
  44.         {
    6 n$ v* C$ d" B/ I- \, s
  45.             switch (ucKeyCode)! t; c1 ~7 q1 _9 s7 L' P$ Q5 j8 I
  46.             {+ m# z' h3 P2 g# _" Z% U1 d
  47.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    9 A' g' H5 [2 j' X& S" ^6 l
  48.                     arm_fir_f32_bs();
    ; P# x" ]" m1 [
  49.                     break;
    1 [' w$ Q+ S0 ?; N; Z
  50. , n' e: G6 _4 F, H% H) {; \: M: |
  51. ; y  V% S# z' a# f5 R& E
  52.                 default:- T0 K8 H7 J+ N# t; {( e3 G' |8 H
  53.                     /* 其它的键值不处理 */
    % ?( n* m0 z( [1 S3 C/ [
  54.                     break;7 I; @- Y! J; ^* b
  55.             }
    4 O) U& S4 b. n* @# v
  56.         }
    ; I& c+ Q( F% Z7 P# p  g

  57. 9 i7 |" ]9 \3 H6 r  T% P
  58.     }
      L% Z, z  J# m6 C  q4 [$ h
  59. }</span></span>
复制代码
$ z2 d/ @0 K% Q9 m! r( l, S
40.7 实验例程说明(IAR)8 a5 q3 z( x- H* X" F
配套例子:1 _6 n- n' |/ I" c2 ]% p- }
V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)9 o  p7 l  b* A1 H

) ]/ t2 p/ J1 m) d9 `. y5 A实验目的:# x6 j# Z) C' {2 V, g
学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波

; m0 U0 p% c8 [+ c$ }
& P( @! t& U4 [# v, a' W: ]# Y实验内容:: Q# p! u9 j7 R- T
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。! w6 r9 R- h5 b& n" _  g2 F
按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
4 w- E( |3 g* ?% }+ _7 ?
- l$ }, {( S3 {5 \- Q
使用AC6注意事项
; |& M( c9 H9 e特别注意附件章节C的问题$ N4 e! o( L9 P! ?4 F, C
( ]" N& `$ a4 r! T
上电后串口打印的信息:: Q! V/ ~' ]1 P
7 n' f9 r/ a# s) [; O6 ]$ N4 |4 p, Y
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
  I5 |* n8 ^+ l# |9 G
0 S7 J, k) S- U* l& }3 [
70f3399c2aa9dec61c38503cb279463f.png
* v8 c- U7 S+ i$ _: D) w- F

( k: n! r: ]: K( J2 [4 \RTT方式打印信息:  j6 K. u) h% i1 Y

9 [$ L4 p6 u, s# d" _% |
3216bf4356cb1b680117bbddb4f062e0.png
. L: u. N; c2 y2 w
. F# r5 Z5 `' ]6 q' [2 g
程序设计:
; U1 {/ \; c- r" Q% V
, g7 g2 R6 Q% ~1 I5 ^4 C! ]  系统栈大小分配:  B9 Y. Y3 I+ ]: N$ U1 I8 B

, ~6 P9 {, Q/ f7 E6 Y5 @% P
6c0034e2c114417bc42c84b776059e2e.png
6 {6 `/ a) T" E. o' i
5 X6 q8 l. X. P
  RAM空间用的DTCM:( k0 ]! F0 b" N! Q
% E& {3 U. o: a& A/ q* A9 i  Z; W
636fab000c9dcaaef2a3c37cf6bb28b3.png

7 w5 C* T$ i! d0 R* Y
, ^0 ?3 i+ L3 A- n! x+ ]3 Q  硬件外设初始化
4 c5 J( b: K/ M. \" K5 D. o
4 q& Z5 B* z7 R, r9 o硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
0 I" q3 h3 X0 L8 H
( w) x; w. T! ]: V0 i! n
  1. /*9 J% a& L5 R) G/ E  ?
  2. *********************************************************************************************************: h! H3 v6 r5 \! T, S
  3. *    函 数 名: bsp_Init
    1 c7 g* f2 @% r/ }$ y5 d6 G
  4. *    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
    1 I& @, I8 Y+ x; f
  5. *    形    参:无
    4 n0 d- p+ Z. g# K8 T5 |8 [
  6. *    返 回 值: 无
    ' Q8 l7 S, Q9 j7 v+ x* S
  7. *********************************************************************************************************
    8 v; m5 m" ]' C8 l' D
  8. */- T* _0 c  G! x; T0 I8 n" N& z
  9. void bsp_Init(void)6 X- I' |# U9 k# O8 o7 J: m
  10. {+ i/ }$ R  m6 [
  11.     /* 配置MPU */
    ! Q& T  u- s. [. z
  12.     MPU_Config();6 U5 m0 R0 p2 R' v0 K; Y, j
  13. 6 g7 N+ U9 Q; o! S, U
  14.     /* 使能L1 Cache */! ?5 {# q! w4 i6 n1 r* _
  15.     CPU_CACHE_Enable();
      p* V1 d( T" y/ G: J  T
  16. " W8 h- G* f" U: u3 A. \2 z
  17.     /* * q6 f9 ^! _7 h; J
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
      p+ I/ n1 K/ G8 l) n1 v  F
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
    " o* y9 F" Z* _9 B* n
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    / K9 k$ f, g0 S/ [7 y
  21.      */
    & J' B4 S' Z* G8 T, ^/ Q
  22.     HAL_Init();7 O3 N/ m" |9 \8 R; m( a
  23. 6 a9 R9 o3 i* t& K* Q# _. Z/ ?
  24.     /*
    1 _2 t" y" O! Z4 e3 A7 N& f, [  Y% S6 A1 N
  25.        配置系统时钟到400MHz
    " Z' F1 d6 c- A( K
  26.        - 切换使用HSE。
    4 v6 n7 |' ?' R  ?; _
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。8 z1 A& z# _: X; F2 Z# M: P
  28.     */
    3 Q0 P( b! ~. O9 ^
  29.     SystemClock_Config();
    / }$ {9 h8 |9 X4 ?4 `) P# [1 M

  30. ' X9 R1 {# D( d3 g+ d) J
  31.     /* . ~' i5 K8 R8 h0 f" v
  32.        Event Recorder:
    # z- X/ Z% G8 U0 x2 P. Q
  33.        - 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。- M, a+ n8 G0 J% C3 \
  34.        - 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2 g0 ^- N, u- v; [+ [* p
  35.     */    - W2 i5 p+ i# @) U, F
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  3 R" M2 B: k. i& N4 @* I
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    % w, c, k5 S1 _0 }
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);6 G' d+ p$ w" H2 L# s3 L/ S
  39.     EventRecorderStart();
    ( {5 X" J3 r9 b4 e1 M2 H
  40. #endif% J6 v) P4 V5 X1 |6 C4 T' g
  41. & J3 [& P7 U7 c6 w$ ]
  42.     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 */
    9 C! P6 O1 Q% @! N0 G; t% R( r0 f
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */  w3 ^' i) L+ I2 V3 ^% j! W
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */: f8 ?6 Z6 K0 U$ N, t1 [4 Z
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    9 {0 ]+ X. C9 B$ s# y7 I7 f
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    + M* X. l! P8 N2 n* W" d4 P" |! D
  47. }
复制代码
1 T' M/ |! F& S
  MPU配置和Cache配置:% @$ z1 K, R- J5 q6 Z0 Y

/ J: I$ M4 V1 B, i5 T  M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。$ F( ^9 p. S1 w. X5 d2 @$ T4 m
2 P- o+ q6 x3 ?$ g, ~6 l$ z
  1. /*/ Y* `+ Q) J+ @3 ]! ~% J/ R
  2. *********************************************************************************************************
    2 T6 b  C# O) O" u: `2 D4 V' z
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    ! V, p% |) s6 E. q9 R
  4. *    功能说明: 配置MPU4 r- |3 P1 J1 T0 \$ \, X
  5. *    形    参: 无
    9 e6 O0 y* |) _
  6. *    返 回 值: 无  b2 B  d  M, v# {$ f: `
  7. *********************************************************************************************************
    1 W8 y% |% k& Q9 y( F
  8. */
    . ?7 C8 l8 N5 K2 W7 \
  9. static void MPU_Config( void )" @6 |" P. T# a! R
  10. {5 w; F# F+ i7 L9 V& g5 N/ T  w
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;; M. a7 K' X. w) C2 [
  12. 2 P& x$ r) [" D) X- S: R
  13.     /* 禁止 MPU */$ q' u$ _. L8 u  b  X$ W' c
  14.     HAL_MPU_Disable();8 M' ~1 W, o* Z  G: i$ k! P5 t
  15. + o+ Q; P; r/ `, d
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    ) H8 G: d0 x3 h3 X1 ?+ z4 S- p3 k
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    5 Z; B; F; l+ X) j
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    & x& y% J' |" r' v* z* A4 b
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;) x. u( C+ L3 b. q+ M5 T& N4 ?
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;3 l1 A# n$ H. G) R4 |) C5 Z
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    * x+ y  M; G5 s( x2 o( v# g- s( I5 J
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    : D) D  r1 Q. X& \: h; \
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;: C  c+ {) l0 Y. i+ ]  N
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    4 Z" U+ S& p* K
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    0 o- O1 }* y6 R, S( e. t
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;% P& o  ]! G; w8 Y$ I: M2 R- h4 j8 c
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;( u- C7 r: G) [- j( F
  28. % X8 e8 R- ~1 h. _4 E& H
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    - L0 c! \% i* K& Z

  30. 9 N9 u7 `+ P. d+ K& B

  31. ( ~6 l7 U8 w- A- `( I
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    ( A9 ^( S2 u) F- ]0 p; b( E4 v
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;/ t. I; l' x# C  U4 m) P  z
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;" @7 F6 f- e' k$ T; n$ K
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    ) P5 r! k& i: Z/ u* _6 W6 o
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    3 [4 O3 D' u) Z, j* q; K( V7 d$ I' Q
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    . p! M  ]8 L% `5 }: Q/ Y
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    8 E; P' W. @! u& p/ [2 [
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;1 w/ X$ }+ ~, b. B
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    * P& t0 X* ?# s! O( B) q6 r9 J
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;! y( L1 u9 i2 l. W1 _8 W% C
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    4 n- J0 G0 ^0 S' L. g; q
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    $ D$ S0 _$ M0 F2 ?1 R$ ^
  44. ; Z4 ^6 A$ B: m% z6 q
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    / C/ P2 v! g/ y6 _

  46. 0 D/ B6 Q. D( M8 d2 Z
  47.     /*使能 MPU */  C' P, [. ?  {: n* C! T
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    4 {0 D% E1 k* ~8 ^) f7 Q
  49. }5 h2 d/ ?" n- i5 {, l3 F. D6 j
  50. 8 O. W* ?/ J$ F7 Q( o
  51. /*
    ' E6 z" L, J& o% y% m8 w
  52. *********************************************************************************************************
    # W# v! a7 o( y# s: n
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable% R+ `. f5 J- ~8 j1 m& a  K+ |7 m
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    6 f! n2 ^. s7 I2 G' ]5 I
  55. *    形    参: 无
    2 x& k# A% Y/ t$ j5 b* ^
  56. *    返 回 值: 无5 m5 x; r& u8 m8 g/ ?2 J5 d+ D
  57. *********************************************************************************************************& e) u4 p0 v8 }0 o# f) K( D
  58. */
    % L/ A+ Z8 n- ]5 w9 `" E# I) W* T0 _
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)( L- ]9 b3 ]& C4 y$ f
  60. {' \& G9 o: c: M9 J4 r1 p
  61.     /* 使能 I-Cache */
    9 D: b2 h+ R# X: L- Z4 A: k- h
  62.     SCB_EnableICache();
    3 n% n0 V* ]6 u6 v' c

  63. , R% F- C. N# R* P( J
  64.     /* 使能 D-Cache */
    8 W, H. m$ B' O) a- I7 {
  65.     SCB_EnableDCache();
    # J9 _3 H. |3 j9 V- S8 @9 J
  66. }
复制代码
* P$ e  |' a( a
  主功能:, q- j  Q. D: D6 c
" r+ `9 c  @1 W
主程序实现如下操作:/ L% x" Z5 }0 M! ^; c( H0 ~2 d
! X* x3 t- ~  P
  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。/ v+ i$ C4 [2 l9 t$ o
  按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
4 N) v3 a) e+ S+ c- ]
  1. /*+ D+ E# Y* X' s8 X/ i! Q1 q4 G
  2. *********************************************************************************************************' g% V% ~6 q6 K; t
  3. *    函 数 名: main
    & ~; V5 t$ J: c" ^0 E
  4. *    功能说明: c程序入口4 \. x+ S$ j6 i
  5. *    形    参: 无$ p5 E- y5 w. q# N) J
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理). c  E* y( n# q5 U4 u# X" R
  7. *********************************************************************************************************! N0 |9 q; _; K; ~0 E" Z& b
  8. */
    ; {8 i  |+ [! u
  9. int main(void)2 s7 X  h3 `' R/ J( ?, }
  10. {
    & \. E9 d# M2 Y! x' L. q
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */+ [& }: i- }9 p5 o
  12.     uint16_t i;) n- ^) V0 e7 m; w. o5 p/ a
  13. ! R4 `0 ^9 P1 N
  14. 4 B) G1 a) B& N! L% z9 Y
  15.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */. V- y* F4 J0 I# @% Q' s
  16.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */$ D, f2 ~6 k8 V  d% X: K
  17. . i7 m3 H0 s  w2 v) L
  18.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    ! _3 F! y$ G, B& q3 f

  19. / k7 I% n4 |. W+ `
  20.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)" z. |, x  O' c9 }9 {7 K7 ]
  21.     {
    0 Q, Z( g3 R7 `* {+ C' B
  22.         /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
    3 a8 S: v- _# o
  23.         testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) +
    9 p8 a9 d7 h& X4 Q- L2 Y- z/ ~
  24. arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);  r& B7 b. V  }& x
  25.     }( U+ P! g* P  X% J1 ?" A- a

  26. # J  u: J7 o2 t8 C9 X0 I

  27. + L2 a/ D- M9 L) f0 F
  28.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */4 D; y# s! `" g* S
  29. . E4 T  q- c- c% L0 U0 ]
  30.     /* 进入主程序循环体 */5 D" L, m' _; \
  31.     while (1)
    0 q* o( |" ]' H8 K0 F
  32.     {+ H. v: l8 x4 N
  33.         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 */7 x* G: C8 g/ P: I3 f; k# J

  34. * q3 u  k2 D# |( J% C; [# o' _/ S

  35. # G0 W; I$ k9 p8 w2 y  u6 X
  36.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    8 ^7 Z/ c3 V6 w, e: w
  37.         {* A. f( A; Y5 l
  38.             /* 每隔100ms 进来一次 */+ z& v" g  ]! z, @. p2 Y3 e
  39.             bsp_LedToggle(2);    /* 翻转LED2的状态 */
    # t9 W  [: ^4 |
  40.         }, ^8 q* d: s& p1 R
  41. + _7 n& F8 |9 i5 X6 q
  42.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    & U5 f/ `' `6 ?% {
  43.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    : a3 y; I& g# x5 i) K, Q7 H
  44.         {6 j( U/ l; q$ f, @
  45.             switch (ucKeyCode)
    % b" g3 g% z+ _$ n- |- d% k
  46.             {
    / h! S5 R! f+ a
  47.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */  b" O1 |+ I' c" z. B
  48.                     arm_fir_f32_bs();  _& }0 [, r5 @! h
  49.                     break;
    ' r) S/ u" E4 C" j: u$ Q

  50. + Q, V) Q5 X2 f$ p5 ?
  51.   h# I1 X) J; P' \2 ^. C
  52.                 default:  F! I, P0 d5 K# T* C0 a* m! i6 E' u
  53.                     /* 其它的键值不处理 */
    ; m, S2 h+ `* `
  54.                     break;) ^4 g; d# h2 w3 ?5 J( R$ c% [& _3 s
  55.             }
    ! n4 S5 f1 `( E- z  c
  56.         }  @( t" M$ p/ e

  57. 6 g  W% r7 Y3 s" a
  58.     }8 J& \1 _0 S' m, I! ^( z
  59. }</span></span>
复制代码

% p- K" H7 i' N! M* A7 Q40.8 总结+ J3 {2 C3 H8 o) K/ Y. R
本章节主要讲解了FIR滤波器的带阻实现,同时一定要注意线性相位FIR滤波器的群延迟问题,详见本教程的第41章。
5 ~$ i$ c; {8 q5 K: F
' ]; b2 y7 i  o6 L# x, c9 I1 s" n0 u
5 V8 I6 `* W" G5 X6 i/ {
收藏 评论0 发布时间:2021-12-31 18:00

举报

0个回答
关于意法半导体
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新与技术
招聘信息
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版