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+ [
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 |
( @( 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
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
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
' 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
" 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
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. ?
- /*
' f& q- |3 F9 A0 d - * Filter Coefficients (C Source) generated by the Filter Design and Analysis Tool2 q) \, g. t1 \0 {% r# _' v
- * Generated by MATLAB(R) 9.4 and Signal Processing Toolbox 8.0.# r, H; T: L# A# Z
- * Generated on: 20-Jul-2021 12:19:301 }) P) L8 P" q5 R2 e
- */
* K3 f; {- V8 k, d
9 x$ A9 z" y- L- D' a( A( c- /*2 s4 p. u3 J4 N" m6 C0 o# l. Q4 w
- * Discrete-Time FIR Filter (real)4 Q4 @3 u; H7 P: o# X! x
- * -------------------------------
# e+ u- u; I& S: B3 U2 S - * Filter Structure : Direct-Form FIR. K9 i) [6 l% a) \) b, `
- * Filter Length : 512 m2 s. h1 p# j; {5 |
- * Stable : Yes4 g1 X# B; n$ \! u# l
- * Linear Phase : Yes (Type 1)
% z, k( K5 {+ Y6 F! ?; ]4 z( | - */
) i9 I- @) O/ B! H/ B; y F - 7 D, ]# o' W8 O- P, x
- /* General type conversion for MATLAB generated C-code */
6 _ w1 L/ C2 A6 h: g& ?& u2 E - #include "tmwtypes.h": g6 a, G# Z" F0 F
- /* ! K. |# w, y5 X7 F( k" F+ Y: |" [
- * Expected path to tmwtypes.h
# B. k; u M' K1 V0 T - * D:\Program Files\MATLAB\R2018a\extern\include\tmwtypes.h
- c* ^! D S% E7 m - */
# ]$ H2 \& S8 [, w* t- K7 @3 v9 n* V - /*1 t) D1 K9 g) j. K; R( x
- * Warning - Filter coefficients were truncated to fit specified data type.
4 B, B$ k' x: w* Q3 P6 J - * The resulting response may not match generated theoretical response.7 T1 h2 O9 V! ~$ {' l$ \) d
- * Use the Filter Design & Analysis Tool to design accurate
, V. E1 R, i- z" \5 m. L/ t - * single-precision filter coefficients.+ |5 I- B$ h$ H1 t' s- v
- */
4 e( k8 o4 v: W8 | M+ y9 L - const int BL = 51;
0 R, D: [2 P! z+ |9 ]3 U - const real32_T B[51] = {
8 k. P3 ^: i1 R- _8 H9 s - -0.0009190982091, -0.00271769613,-0.002486952813, 0.003661438357, 0.0136509249,
: R* {8 w0 [/ z0 C - 0.01735116541, 0.00766530633,-0.006554719061,-0.007696784101, 0.006105459295,! Q g. V4 f+ ^# T' N( k
- 0.01387391612,0.0003508617228, -0.01690892503,-0.008905642666, 0.01744112931,
( D& i6 V& V" D: @/ ?" ~- d- M6 L - 0.02074504457, -0.0122964941, -0.03424086422,-0.001034529647, 0.04779030383,- p9 R' i5 g! }/ n% b: b6 j
- 0.02736303769, -0.05937951803, -0.08230702579, 0.06718690693, 0.3100151718,
& f. ^9 P/ s4 F7 R$ M, ^5 c/ Y - 0.4300478697, 0.3100151718, 0.06718690693, -0.08230702579, -0.05937951803,# _7 @0 e- I. Q7 _: V& F
- 0.02736303769, 0.04779030383,-0.001034529647, -0.03424086422, -0.0122964941,$ l4 p& t9 C, d1 y5 [1 B9 i7 T3 o' X
- 0.02074504457, 0.01744112931,-0.008905642666, -0.01690892503,0.0003508617228,
- i% ?2 o( c0 l* v% ?$ M - 0.01387391612, 0.006105459295,-0.007696784101,-0.006554719061, 0.00766530633,
! m9 ~! L& P' P$ T# p - 0.01735116541, 0.0136509249, 0.003661438357,-0.002486952813, -0.00271769613,1 e' [9 y$ C1 x8 U
- -0.0009190982091
% \( Q) j7 \9 u - };
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; 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
- void arm_fir_init_f32(5 J' r! q4 x( t# n
- arm_fir_instance_f32 * S,
" i5 G2 G1 |; s7 C - uint16_t numTaps,
) }7 o; S& L/ i" N. |+ X ] - const float32_t * pCoeffs,
, u7 r& U1 S5 @ - float32_t * pState,
7 ?. e0 ~6 `0 C - 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 \
- typedef struct
" B) l0 w4 L; ^ s$ A5 H - {
2 r) p$ E; |- ~' I# [ - uint16_t numTaps; /**< number of filter coefficients in the filter. */
, L) ~: |& z1 n! _ - float32_t *pState; /**< points to the state variable array. The array is of length */
' k; U6 t u( J: U - numTaps+blockSize-1.
# a( ?+ x0 y& ?/ P( D0 r - float32_t *pCoeffs; /**< points to the coefficient array. The array is of length numTaps. */! C5 v: K% A. w# @8 W- u
- } 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
- void arm_fir_f32(0 }& I: k! S6 a4 @2 r+ }( R
- const arm_fir_instance_f32 * S,- P6 A! i" r6 e3 `7 l3 m; S5 O
- const float32_t * pSrc,7 j4 C8 T$ I& o
- float32_t * pDst,
+ a$ _2 a# c' n. v# O0 O ? - 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
& 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- #define TEST_LENGTH_SAMPLES 1024 /* 采样点数 */
& x% @: b) t7 ~8 U6 T - #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" [ - #define NUM_TAPS 29 /* 滤波器系数个数 */% N! |9 Y- V3 K1 F1 D: O+ {
- . k# ]+ Y& W' i" H5 v
- uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;
# ]4 x! {/ O% O! _ \ - uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE; /* 需要调用arm_fir_f32的次数 */' \0 @/ \( ~: U; S3 h# p
0 @2 O% M# e$ y w2 _- m v5 u) R- static float32_t testInput_f32_50Hz_200Hz[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 采样点 */
a, U$ b$ }5 H3 x& Z+ J1 n @* M# U - static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 滤波后的输出 */$ P e1 `# X `
- 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 - 6 U, G6 n( \; x6 k7 V8 e
- , L+ x! ] e$ y1 R
- /* 低通滤波器系数 通过fadtool获取*/
. S8 V5 t" @3 B: l' i$ P - const float32_t firCoeffs32LP[NUM_TAPS] = {: s2 G! f: T+ N# ] c
- -0.001822523074f, -0.001587929321f, 1.226008847e-18f, 0.003697750857f, 0.008075430058f,
; H# @# M6 ^4 t/ `3 L - 0.008530221879f, -4.273456581e-18f, -0.01739769801f, -0.03414586186f, -0.03335915506f,) N, Y9 k- l# R/ W# E
- 8.073562366e-18f, 0.06763084233f, 0.1522061825f, 0.2229246944f, 0.2504960895f,& l0 [. U4 v# {, m, g
- 0.2229246944f, 0.1522061825f, 0.06763084233f, 8.073562366e-18f, -0.03335915506f,
- N; d& ]+ `! D7 l" V- l% N* g - -0.03414586186f, -0.01739769801f, -4.273456581e-18f, 0.008530221879f, 0.008075430058f,
. J' }( C! \' h) @* f - 0.003697750857f, 1.226008847e-18f, -0.001587929321f, -0.001822523074f
* F4 ^5 K, t0 H G! R" x& d - };
2 R! Y E& H0 C
7 }4 G. r6 G* k- 1 |; b; j( |" j# y2 {
- /*" Y. D* a$ g! B
- *********************************************************************************************************
; B5 t# Z, F1 `$ n - * 函 数 名: arm_fir_f32_lp' u1 l2 k1 R" Z7 A7 y: _
- * 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; `# ^ - * 形 参:无1 ~! f3 N. F0 J/ G# v2 |$ G- ]* H
- * 返 回 值: 无4 G" U) g A1 @
- *********************************************************************************************************8 \" s q# W7 Q9 Z2 e7 s
- */1 F/ S- {: ?9 n- I
- static void arm_fir_f32_lp(void)
0 A* V: D( Q0 A - {
$ I6 m8 K: S5 ^, J% o" n3 b. \. H8 { - uint32_t i;& T$ L+ G1 d/ n5 P* i2 t3 _
- arm_fir_instance_f32 S;
4 c; D0 Q. U1 Q! O0 H9 L& ~ - float32_t *inputF32, *outputF32;
, b- b8 E; G% Y' S: p - C( b4 a; r- r; y
- /* 初始化输入输出缓存指针 */
5 @8 d6 y( c$ Q: A: |8 @ - inputF32 = &testInput_f32_50Hz_200Hz[0];
7 T, c3 k4 x! N1 n. T - outputF32 = &testOutput[0];
% |* [2 ~# V! _5 s
A$ }+ s+ x3 h* v" E8 x' B) E- /* 初始化结构体S */
; O. _& j$ g% L - arm_fir_init_f32(&S, ! Y# {* b8 r' m' O6 W
- NUM_TAPS, 4 Z q, d! e( u
- (float32_t *)&firCoeffs32LP[0],
4 @2 l9 W( K- g! i4 B* p - &firStateF32[0],
7 B; r3 |/ x( H( @! C8 ~ - blockSize);
; b* d: d2 j9 @3 r - " p4 s4 X( r |; w6 ^. u* f% p0 n& Y, L! |
- /* 实现FIR滤波,这里每次处理1个点 */
1 ]* N ~6 _, a8 S0 u, o# V - for(i=0; i < numBlocks; i++)! Z3 F3 B3 g& Q, d- D
- {
( |( l( }: `: \2 B" t1 D( Z - arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize), outputF32 + (i * blockSize), blockSize);
3 u. w# Y r1 V% `& K5 y - }. E( u& Y0 K5 B& H
- & g; ]% ?0 k- z
5 C2 X P L! S5 b- /* 打印滤波后结果 */
" c! c3 k1 X* R4 r& v U - for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)! t* v/ i& D7 B
- {4 X9 z( x4 v6 s) V1 z: ~
- printf("%f, %f\r\n", testOutput, inputF32);8 u3 v8 |3 D, E
- }3 E0 c( w! ~) |9 p1 B$ _* r0 C
/ i( h3 ]0 ]' J# ~4 g- }
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 [; `- %****************************************************************************************8 l5 g8 \9 L( V E
- % FIR带阻滤波器设计% H! r$ ` P! d' C+ v) C
- %***************************************************************************************4 G& n! `! D2 C
- fs=1000; %设置采样频率 1K2 G; ]; C- ~* ~7 @
- N=1024; %采样点数 - h% |5 e9 X+ M
- n=0:N-1;+ V: ^9 G5 x! e, b
- t=n/fs; %时间序列
' \8 @/ `" Y3 M% Y - f=n*fs/N; %频率序列
# J! N, x1 f8 {. {* ?" a: g
$ l: i# ]8 U, o: @+ g- 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: }
- 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
- y=filter(b, 1, x); %获得滤波后的波形
# Q4 M0 I. _9 C7 n: w - subplot(211);
' a! j% F0 f* Z - plot(t, y);, o2 j3 S# C" I- N! a3 e8 H
- title('Matlab FIR滤波后的实际波形');
8 W: R, z5 o# K* S4 v# H - grid on;+ Y0 y1 F2 L; v$ _; G" h
- 6 E7 u$ P* ], P% d2 v" z* o
- subplot(212);" f: n5 `& C4 w" i0 O
- plot(t, sampledata); %绘制ARM官方库滤波后的波形。; K0 f5 p3 t( _2 K+ Q
- title('ARM官方库滤波后的实际波形');
+ H" t- w0 P; P% }8 R- p* o - 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 s0 ]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- %****************************************************************************************& D: `" d" o5 q2 k$ |6 M
- % FIR带阻滤波器设计
! |3 f" A/ d( N - %***************************************************************************************
4 P9 s( E O/ F! e4 p+ n. U2 Q8 Y( u - fs=1000; %设置采样频率 1K
5 p l0 c4 L4 ^" T6 g9 F - N=1024; %采样点数
7 Z, d/ i( n5 m c - n=0:N-1;
. e. p: B, [( V; O4 @ - t=n/fs; %时间序列
/ X {; v' Y+ N - f=n*fs/N; %频率序列
, u; d% a. K: e: D - 4 r, r Z! A) k1 T, I& x: \+ A
- 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 - subplot(221);9 A' e) ~" s& x$ r1 | e- z
- plot(t, x); %绘制信号x的波形 % m& z8 l- P }
- xlabel('时间');
5 `1 f0 Z* T; Q8 }) p* G4 } q - ylabel('幅值');
( c) I, c4 y; j2 f, l - title('原始信号');$ O r, I; ?9 I1 c) f% k3 t
- grid on;7 a! I, U" o* W! v
- , T) ]; h6 _& }/ I0 l
- subplot(222);; w$ @" o, S9 o( c3 F! A
- y=fft(x, N); %对信号x做FFT
5 J# Z! ]" c7 o9 t - plot(f,abs(y));+ n) e2 w( I7 n0 n8 O
- xlabel('频率/Hz');
$ L) Q) {+ H( v! Z - ylabel('振幅');
7 Y% m7 u9 W9 J( L; L - title('原始信号FFT');9 J, t8 K0 Z1 j9 Z7 z
- grid on; q/ J' o {% j6 A7 x# {* b
- + |+ P4 ?- k! O/ ?
- 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 - subplot(223);
}9 D0 o5 O5 L+ ~2 n' p& ~2 X) n - plot(f,abs(y3));
( m7 q% \$ H* u7 J - xlabel('频率/Hz');0 G% ~# W4 l7 ]- H1 D9 J& }
- ylabel('振幅');
6 ]4 T# l5 {: j0 t - title('滤波后信号FFT');
* ?. R; X- l h& k& p - grid on;
3 `, y" T. r2 F7 }/ q; D
4 O8 i; _' S( G+ b# \( I. @- b=fir1(28, [125/500 300/500], 'stop'); %获得滤波器系数,截止频率125Hz和300Hz,带阻滤波。 5 k' [$ H, E% j9 a
- [H,F]=freqz(b,1,160); %通过fir1设计的FIR系统的频率响应
" Q, Z& `6 l& y9 ^ - subplot(224);" E' H4 G# K$ | q
- plot(F/pi,abs(H)); %绘制幅频响应
; y0 M/ Z$ e8 N/ R* M - xlabel('归一化频率');
3 P( P8 p$ P- ?, J! c9 l7 J: W, H8 ?& ^ - title(['Order=',int2str(28)]);% I, N" \8 g9 @5 l( D
- grid on;
复制代码 ) c u, O8 L ~) R* Y5 D' V
Matlab显示效果如下:' w |9 }0 p4 W' Q" ]
2 i# M u5 V7 F( Q! ~$ L* o
- \+ m8 b X' ^& Q
% H$ ^) j1 W* F2 e
上面波形变换前的FFT和变换后FFT可以看出,200Hz的正弦波基本被滤除。
7 Y5 Q; H. e7 c* \6 c3 D( b9 {4 P% C n* ?6 g
40.6 实验例程说明(MDK)
- J$ E9 \8 ^, L" K8 i/ l+ o3 w! ^配套例子:$ Q# ~' z: V6 ` ]- C8 w+ M: g
4 ^* E& _/ x8 M' K2 [
V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)
7 h4 q* e" ~/ F) Q8 ~8 v+ L$ n4 B% U8 U( q/ J9 J. ^4 ~
实验目的:
, O! Z4 J" P7 A! `5 P/ m. }3 L学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
% F( c8 i; C: S4 ]3 F' H+ D z+ l2 W$ ]6 W. S* c; \
实验内容:# L8 Q8 k+ N9 B$ J- t: q: ^: [4 B, M( c
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
% L @! u! y* Y2 y3 H2 b按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
' N! Z. L5 r1 l9 Y0 O; H" [
5 A, l$ @1 A* Q0 F& p% j3 R使用AC6注意事项7 E+ I1 O. @/ w8 B6 q( H: R$ G9 {: e
特别注意附件章节C的问题
1 X" C# g5 g u$ a2 A- b; D$ B# S- L
上电后串口打印的信息:
$ h% {; \) 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
' ?! 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" @) 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
% 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 l2 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- /*8 Q" v9 ^. A: h) [- ~4 K2 f
- *********************************************************************************************************, f6 }# U. |) Q& D) o* u
- * 函 数 名: bsp_Init
. k# p8 P" F& F1 h& T - * 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 - * 形 参:无0 p4 P# h I3 L2 I7 o8 C
- * 返 回 值: 无
9 i. I! s3 R6 i- n$ Q - *********************************************************************************************************
+ N* W6 D6 t0 t" N - */
8 B; n4 H: q- e J: n - void bsp_Init(void)# p1 c7 ]( T5 e% j( |
- {
6 q5 v0 d$ n- G' g: Q* ~" w' S* S - /* 配置MPU */
! d1 `! n; L1 q' j T6 k - MPU_Config();6 }& g# N9 ^- {4 {/ W8 U
- ( ]1 \: E9 u. ]4 V7 s! {& t
- /* 使能L1 Cache */
+ ~/ P' u; o) T - CPU_CACHE_Enable();
) ?: {, U" V5 t; N. Z5 u
+ J! ~; E) i# K% s, V6 W( L- /*
* r+ ^, w9 J* U - 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% [ - - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。* O% r0 q4 X# N6 A; _' r
- - 设置NVIC优先级分组为4。9 d0 g) w. c1 U/ i
- */
8 P; L, P/ V2 I5 K' L: M1 f - HAL_Init();9 Y$ g6 x' @- W. ]
- 2 v' d0 c4 H `. c- L0 ~% g) m2 B7 {
- /*
" M/ k5 G; |- A - 配置系统时钟到400MHz( c/ J5 V% W1 @. c( m8 D
- - 切换使用HSE。# u# Y. L% W6 {6 u! m: l! D
- - 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 - */
7 w7 g) Q( i; [) \- I# a, {6 I - SystemClock_Config();5 r2 ~, p5 N4 z
- $ J6 K9 l$ W4 r3 n1 v4 V- {4 W) R7 H
- /* 0 K! B8 H2 B4 @! s. I
- Event Recorder:8 D- T, l$ U9 c2 |1 i* @9 i; e( X0 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。
( }$ Q) w5 ?" O$ \- W - - 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
- */ % Q3 p: _! ~/ D' q9 S
- #if Enable_EventRecorder == 1
9 W9 x) ?/ t! E9 e" A - /* 初始化EventRecorder并开启 */$ X$ ~, u T8 ^$ \) w9 y4 _: c: j& n0 n
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
8 ]8 b8 F% V$ U; W+ V - EventRecorderStart();
# m" n) z; N* z+ } - #endif
% L! l6 H9 o+ v6 a8 K/ \2 c
8 K8 W2 I: B; J3 B c0 B- 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
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
+ s% J; z; `. ?+ h- B( j$ C/ Q1 `3 l - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */3 \& H; ^& t& ]% L8 r5 Z0 J- ^
- 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& `; ] - bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ 9 v/ N$ `/ M0 }) o ~. f# V6 Z
- }
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
- /*' P. Y- @! l- L$ a0 D$ }. V7 j
- *********************************************************************************************************
% G4 J5 G6 W: U q) X - * 函 数 名: MPU_Config
' U, j; z9 C( w+ i1 X7 b - * 功能说明: 配置MPU* b) E; M! n# p, U3 K, q
- * 形 参: 无
7 t* u+ b- D: ?+ P - * 返 回 值: 无' U T& c. H' ~: C0 i4 K
- *********************************************************************************************************
# W9 H3 E8 @& _4 @ - */- U6 z+ K, S% u# C9 f, `" y
- static void MPU_Config( void ). U, ]! h4 u/ t
- {
# x% O c: N1 J6 d - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;) p5 ^/ {# U0 U. p+ g( \
" C- R c. G' V/ Q+ }; E# h. E- /* 禁止 MPU */
* j' g( U1 C9 c3 _ - HAL_MPU_Disable();
2 N& J$ K! {* e( k. t' H9 f
+ a3 Z& Q4 U( v- ^1 _* r- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */: l7 S" x8 Z3 Q* M( Z
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;2 w' ?- s1 x! g+ b) S& N
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
, Z5 v% e6 Z0 f - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
4 [4 M+ i7 w6 k8 L& } - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;/ G/ x/ R1 r6 b4 T2 t3 A x
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE;
; V1 G8 o8 L5 Q |- s- M - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;
/ G/ i& J5 l* a6 Q' }8 g - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;6 E4 v5 N9 B. q) u; s8 j
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;5 n Y) X/ {. m3 A3 H; a; N
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
2 D2 ~/ l6 [$ o& d9 y" ~/ H - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;& x2 p# X W3 e
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
6 h5 z6 }" }, b! ^6 u: F - 5 B+ K% o9 b( Q& C( q/ T1 G
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);9 Z" Q1 v n' O; y2 X: e* j; d) X! c
( r$ p# p1 @, N' d! n J- C
3 [5 o: k! H0 ~- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */0 W; v) p# A- B6 U
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;! I N+ |/ S- K3 M3 c8 Q4 {
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;9 f8 v+ D: e; r5 n/ M( J1 k! m n: x, @4 V
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; m( P- d5 P/ a1 Y
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
# X7 L0 }" O! x/ m. L) m - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; A" W2 M4 h# t a6 `
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
5 n0 x9 e2 k9 U+ ? - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
/ g9 u5 H# K4 @7 V1 b - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;+ B7 N7 H$ d' ~4 ~( ?* R0 ?( K; p
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
' `' a7 \* M0 f; t$ p' s3 l - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
" K# {+ t% O" o$ y% e( t! j; m5 F2 L - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;6 Z% G4 d% P5 m# @: k% m* s
- , [% v) l! |$ B0 G, U; o
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);; F. `6 m; q# r4 l4 |4 ^
- 4 ]' e! |: k- [7 w! [" P# v d' ` k
- /*使能 MPU */
# P" G; |! J3 S4 Z+ J - HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
* b2 S# Q O7 `* w - }
7 j* s! K* _* c
' ~+ }; b$ y5 B$ ` t, p- /*
* u& Q' p5 ^7 u/ h7 b - ********************************************************************************************************* S, I- }7 m$ Q! P% L
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
" Q/ O" T T+ H; U1 ? - * 功能说明: 使能L1 Cache
+ ]4 K5 |2 Y7 w0 e: ]$ I - * 形 参: 无
( {8 r1 ^* B; Q8 g- Z - * 返 回 值: 无
# S% `9 ~& |- Z( Q8 A - *********************************************************************************************************- ?3 f+ g6 q+ H
- */
$ S" O0 n% {0 k5 Q - static void CPU_CACHE_Enable(void)
: |/ c. @0 s7 b3 j b0 \ - {
' Q; s/ L: _$ P7 j - /* 使能 I-Cache */
* d3 P, P5 e4 l5 X% u) R, v - SCB_EnableICache();4 k( f# o8 r; _& K+ p8 _1 W& r
- 9 K8 G, d- u9 N& ]
- /* 使能 D-Cache */, U# @6 Q& s# ~4 o ^9 G8 _& F
- SCB_EnableDCache();
2 [1 a9 P. g- J8 W/ ?" h) I5 D - }
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- /*
9 s U2 B9 ^' G5 Q - *********************************************************************************************************
: f2 H9 }& l% T9 K# i' @ - * 函 数 名: main' Z$ n( Y! _5 T2 k9 c, D- a
- * 功能说明: c程序入口
- y: ~6 p. \% n) x - * 形 参: 无; W2 k0 p: J$ e3 [: i/ ^2 t, ^& O
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)
% d; ^" y* x7 T* q8 Z - ********************************************************************************************************* t0 t' l6 _2 o7 i
- */
! Q+ T3 h/ M2 o/ K2 m: Q" O - int main(void)* J) ]7 N! s3 b0 x, b; i
- {
W$ d! D+ P7 f7 z9 y1 \ - uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */+ O* ?8 H; F8 i1 M
- uint16_t i;$ J. m: m! i: c. b" ]4 r
" R2 e- E) B3 B4 d) P
: w S7 n* L9 p, H- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
; p9 j. _5 d2 _- ~ - PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
^+ y) J) a1 V, Q
5 l" b. B L3 a0 B- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */% N- S6 ]9 M6 g3 J- e
: i% R& {6 x# w; R- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
0 c- `* X) c% X6 O0 l - {) N0 E5 G+ {3 I) S
- /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */" Z" O& R. T& Z0 |7 g; S" Z& r) i
- 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 - arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
5 F% g' {, w7 n p5 {% i - }- n+ N6 q" z) R0 A) C
! V! r8 Y& b( Z, T. i/ i1 _- & O) F1 F# E k7 q2 y2 K: a
- 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
' k1 b* F4 I$ r6 R& t9 I- /* 进入主程序循环体 */" V% D3 b, m& Q: L
- while (1)
% o, o* i. Q& P4 r+ Y+ R* E - {
1 ^4 k. _4 y+ z3 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 */. S; g( ~5 q$ Y1 p. Q& P5 d
- ) x8 J" E9 a, `% m
- 6 c6 w% p( K3 U: p) k
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 *// l; t+ m& D C
- {6 H' x2 b8 A& _" G" [: ]4 q
- /* 每隔100ms 进来一次 */
, L3 d$ G1 E$ f4 T# t - bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */& p7 ]/ J. ?0 j1 w/ |5 B/ G
- }" B/ t4 a8 u1 k4 `
/ N2 O! d1 }! P: L' u- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
: [0 A0 u& H+ O h6 _4 } - if (ucKeyCode != KEY_NONE)! V( x! h. [8 I( f4 J# D/ J1 o A1 M
- {
6 n$ v* C$ d" B/ I- \, s - switch (ucKeyCode)! t; c1 ~7 q1 _9 s7 L' P$ Q5 j8 I
- {+ m# z' h3 P2 g# _" Z% U1 d
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
9 A' g' H5 [2 j' X& S" ^6 l - arm_fir_f32_bs();
; P# x" ]" m1 [ - break;
1 [' w$ Q+ S0 ?; N; Z - , n' e: G6 _4 F, H% H) {; \: M: |
- ; y V% S# z' a# f5 R& E
- default:- T0 K8 H7 J+ N# t; {( e3 G' |8 H
- /* 其它的键值不处理 */
% ?( n* m0 z( [1 S3 C/ [ - break;7 I; @- Y! J; ^* b
- }
4 O) U& S4 b. n* @# v - }
; I& c+ Q( F% Z7 P# p g
9 i7 |" ]9 \3 H6 r T% P- }
L% Z, z J# m6 C q4 [$ h - }</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 [* 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" _% |. 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 @% P6 {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
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- /*9 J% a& L5 R) G/ E ?
- *********************************************************************************************************: h! H3 v6 r5 \! T, S
- * 函 数 名: bsp_Init
1 c7 g* f2 @% r/ }$ y5 d6 G - * 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 - * 形 参:无
4 n0 d- p+ Z. g# K8 T5 |8 [ - * 返 回 值: 无
' Q8 l7 S, Q9 j7 v+ x* S - *********************************************************************************************************
8 v; m5 m" ]' C8 l' D - */- T* _0 c G! x; T0 I8 n" N& z
- void bsp_Init(void)6 X- I' |# U9 k# O8 o7 J: m
- {+ i/ }$ R m6 [
- /* 配置MPU */
! Q& T u- s. [. z - MPU_Config();6 U5 m0 R0 p2 R' v0 K; Y, j
- 6 g7 N+ U9 Q; o! S, U
- /* 使能L1 Cache */! ?5 {# q! w4 i6 n1 r* _
- CPU_CACHE_Enable();
p* V1 d( T" y/ G: J T - " W8 h- G* f" U: u3 A. \2 z
- /* * q6 f9 ^! _7 h; J
- 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 - - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
" o* y9 F" Z* _9 B* n - - 设置NVIC优先级分组为4。
/ K9 k$ f, g0 S/ [7 y - */
& J' B4 S' Z* G8 T, ^/ Q - HAL_Init();7 O3 N/ m" |9 \8 R; m( a
- 6 a9 R9 o3 i* t& K* Q# _. Z/ ?
- /*
1 _2 t" y" O! Z4 e3 A7 N& f, [ Y% S6 A1 N - 配置系统时钟到400MHz
" Z' F1 d6 c- A( K - - 切换使用HSE。
4 v6 n7 |' ?' R ?; _ - - 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
- */
3 Q0 P( b! ~. O9 ^ - SystemClock_Config();
/ }$ {9 h8 |9 X4 ?4 `) P# [1 M
' X9 R1 {# D( d3 g+ d) J- /* . ~' i5 K8 R8 h0 f" v
- Event Recorder:
# z- X/ Z% G8 U0 x2 P. Q - - 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 \
- - 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
- */ - W2 i5 p+ i# @) U, F
- #if Enable_EventRecorder == 1 3 R" M2 B: k. i& N4 @* I
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
% w, c, k5 S1 _0 } - EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);6 G' d+ p$ w" H2 L# s3 L/ S
- EventRecorderStart();
( {5 X" J3 r9 b4 e1 M2 H - #endif% J6 v) P4 V5 X1 |6 C4 T' g
- & J3 [& P7 U7 c6 w$ ]
- 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 - bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ w3 ^' i) L+ I2 V3 ^% j! W
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */: f8 ?6 Z6 K0 U$ N, t1 [4 Z
- 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
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ + M* X. l! P8 N2 n* W" d4 P" |! D
- }
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
- /*/ Y* `+ Q) J+ @3 ]! ~% J/ R
- *********************************************************************************************************
2 T6 b C# O) O" u: `2 D4 V' z - * 函 数 名: MPU_Config
! V, p% |) s6 E. q9 R - * 功能说明: 配置MPU4 r- |3 P1 J1 T0 \$ \, X
- * 形 参: 无
9 e6 O0 y* |) _ - * 返 回 值: 无 b2 B d M, v# {$ f: `
- *********************************************************************************************************
1 W8 y% |% k& Q9 y( F - */
. ?7 C8 l8 N5 K2 W7 \ - static void MPU_Config( void )" @6 |" P. T# a! R
- {5 w; F# F+ i7 L9 V& g5 N/ T w
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;; M. a7 K' X. w) C2 [
- 2 P& x$ r) [" D) X- S: R
- /* 禁止 MPU */$ q' u$ _. L8 u b X$ W' c
- HAL_MPU_Disable();8 M' ~1 W, o* Z G: i$ k! P5 t
- + o+ Q; P; r/ `, d
- /* 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 - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
5 Z; B; F; l+ X) j - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
& x& y% J' |" r' v* z* A4 b - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;) x. u( C+ L3 b. q+ M5 T& N4 ?
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;3 l1 A# n$ H. G) R4 |) C5 Z
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
* x+ y M; G5 s( x2 o( v# g- s( I5 J - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
: D) D r1 Q. X& \: h; \ - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;: C c+ {) l0 Y. i+ ] N
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
4 Z" U+ S& p* K - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
0 o- O1 }* y6 R, S( e. t - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;% P& o ]! G; w8 Y$ I: M2 R- h4 j8 c
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;( u- C7 r: G) [- j( F
- % X8 e8 R- ~1 h. _4 E& H
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
- L0 c! \% i* K& Z
9 N9 u7 `+ P. d+ K& B
( ~6 l7 U8 w- A- `( I- /* 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 - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;/ t. I; l' x# C U4 m) P z
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;" @7 F6 f- e' k$ T; n$ K
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
) P5 r! k& i: Z/ u* _6 W6 o - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
3 [4 O3 D' u) Z, j* q; K( V7 d$ I' Q - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
. p! M ]8 L% `5 }: Q/ Y - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
8 E; P' W. @! u& p/ [2 [ - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;1 w/ X$ }+ ~, b. B
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
* P& t0 X* ?# s! O( B) q6 r9 J - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;! y( L1 u9 i2 l. W1 _8 W% C
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
4 n- J0 G0 ^0 S' L. g; q - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
$ D$ S0 _$ M0 F2 ?1 R$ ^ - ; Z4 ^6 A$ B: m% z6 q
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/ C/ P2 v! g/ y6 _
0 D/ B6 Q. D( M8 d2 Z- /*使能 MPU */ C' P, [. ? {: n* C! T
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
4 {0 D% E1 k* ~8 ^) f7 Q - }5 h2 d/ ?" n- i5 {, l3 F. D6 j
- 8 O. W* ?/ J$ F7 Q( o
- /*
' E6 z" L, J& o% y% m8 w - *********************************************************************************************************
# W# v! a7 o( y# s: n - * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable% R+ `. f5 J- ~8 j1 m& a K+ |7 m
- * 功能说明: 使能L1 Cache
6 f! n2 ^. s7 I2 G' ]5 I - * 形 参: 无
2 x& k# A% Y/ t$ j5 b* ^ - * 返 回 值: 无5 m5 x; r& u8 m8 g/ ?2 J5 d+ D
- *********************************************************************************************************& e) u4 p0 v8 }0 o# f) K( D
- */
% L/ A+ Z8 n- ]5 w9 `" E# I) W* T0 _ - static void CPU_CACHE_Enable(void)( L- ]9 b3 ]& C4 y$ f
- {' \& G9 o: c: M9 J4 r1 p
- /* 使能 I-Cache */
9 D: b2 h+ R# X: L- Z4 A: k- h - SCB_EnableICache();
3 n% n0 V* ]6 u6 v' c
, R% F- C. N# R* P( J- /* 使能 D-Cache */
8 W, H. m$ B' O) a- I7 { - SCB_EnableDCache();
# J9 _3 H. |3 j9 V- S8 @9 J - }
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- ]- /*+ D+ E# Y* X' s8 X/ i! Q1 q4 G
- *********************************************************************************************************' g% V% ~6 q6 K; t
- * 函 数 名: main
& ~; V5 t$ J: c" ^0 E - * 功能说明: c程序入口4 \. x+ S$ j6 i
- * 形 参: 无$ p5 E- y5 w. q# N) J
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理). c E* y( n# q5 U4 u# X" R
- *********************************************************************************************************! N0 |9 q; _; K; ~0 E" Z& b
- */
; {8 i |+ [! u - int main(void)2 s7 X h3 `' R/ J( ?, }
- {
& \. E9 d# M2 Y! x' L. q - uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */+ [& }: i- }9 p5 o
- uint16_t i;) n- ^) V0 e7 m; w. o5 p/ a
- ! R4 `0 ^9 P1 N
- 4 B) G1 a) B& N! L% z9 Y
- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */. V- y* F4 J0 I# @% Q' s
- PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */$ D, f2 ~6 k8 V d% X: K
- . i7 m3 H0 s w2 v) L
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
! _3 F! y$ G, B& q3 f
/ k7 I% n4 |. W+ `- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)" z. |, x O' c9 }9 {7 K7 ]
- {
0 Q, Z( g3 R7 `* {+ C' B - /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
3 a8 S: v- _# o - 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/ ~ - arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000); r& B7 b. V }& x
- }( U+ P! g* P X% J1 ?" A- a
# J u: J7 o2 t8 C9 X0 I
+ L2 a/ D- M9 L) f0 F- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */4 D; y# s! `" g* S
- . E4 T q- c- c% L0 U0 ]
- /* 进入主程序循环体 */5 D" L, m' _; \
- while (1)
0 q* o( |" ]' H8 K0 F - {+ H. v: l8 x4 N
- 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
* q3 u k2 D# |( J% C; [# o' _/ S
# G0 W; I$ k9 p8 w2 y u6 X- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */
8 ^7 Z/ c3 V6 w, e: w - {* A. f( A; Y5 l
- /* 每隔100ms 进来一次 */+ z& v" g ]! z, @. p2 Y3 e
- bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */
# t9 W [: ^4 | - }, ^8 q* d: s& p1 R
- + _7 n& F8 |9 i5 X6 q
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
& U5 f/ `' `6 ?% { - if (ucKeyCode != KEY_NONE)
: a3 y; I& g# x5 i) K, Q7 H - {6 j( U/ l; q$ f, @
- switch (ucKeyCode)
% b" g3 g% z+ _$ n- |- d% k - {
/ h! S5 R! f+ a - case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */ b" O1 |+ I' c" z. B
- arm_fir_f32_bs(); _& }0 [, r5 @! h
- break;
' r) S/ u" E4 C" j: u$ Q
+ Q, V) Q5 X2 f$ p5 ?- h# I1 X) J; P' \2 ^. C
- default: F! I, P0 d5 K# T* C0 a* m! i6 E' u
- /* 其它的键值不处理 */
; m, S2 h+ `* ` - break;) ^4 g; d# h2 w3 ?5 J( R$ c% [& _3 s
- }
! n4 S5 f1 `( E- z c - } @( t" M$ p/ e
6 g W% r7 Y3 s" a- }8 J& \1 _0 S' m, I! ^( z
- }</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/ {
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