40.1 初学者重要提示; I ?- ]/ g3 b2 Y
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:4 ^1 l5 b6 B/ u1 M, v% T5 M J' v( @
: o+ z/ T: r2 m# ]( p4 C2 }8 F
所有数据是在同一个采样率下依次采集的数据。
* U1 J# J. z: `. C r4 J0 K 每次过滤数据个数一旦固定下来,运行中不可再修改。
9 G/ o0 r. o+ {6 u# j2、 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。9 j2 K/ h. F4 e7 `- Z
# i! o" C3 Y- N3 V% |
40.2 带阻滤波器介绍
: u9 f. a7 p: q$ g; {" \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。/ B) ] z& K J
' d, X, ~, q- F3 X( M, r0 ~" ?. d4 | C% _' R) W, K% p
1 m C' p, u* g' b+ F40.3 FIR滤波器介绍
# ~& j" d; I% A0 {6 _% H/ sARM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。4 ` H/ o7 U6 j$ X7 l7 ]1 ?1 r
% \/ `2 G- p5 z! n4 Q
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:
9 v( d- ?% X! F9 B5 F/ ]2 E2 D1 @5 k
" b% U' ?' _ C& z7 j7 Cy[n] = b[0] * x[n] + b[1] * x[n-1] + b[2] * x[n-2] + ...+ b[numTaps-1] * x[n-numTaps+1], s" i) D! H m$ {6 B. a K
+ ^; R" _$ p4 P0 L: h2 M
结构图如下:
3 N5 u4 D* G6 c" |- j+ g: Z1 L0 R* V+ X+ e: i( M
/ s: [* `$ N% [" N- U
+ q: R+ o- W1 D$ S2 x* q
( S* Z" {, y# h7 Y1 {$ g% p; t9 f) \. P$ v
这种网络结构就是在35.2.1小节所讲的直接型结构。
' Q4 E. F) z7 _; n
7 l7 V3 d8 o6 G& g: [40.4 Matlab工具箱filterDesinger生成带阻滤波器C头文件
# \5 r: s8 X0 \1 N) r4 a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:
# ~0 x9 m- P8 x' i6 D6 l" n
( |6 w- M& g- p, ^- M K
( r7 v" X. b. q2 V: Y
% F: J. ^8 @) c0 n9 qfilterDesigner界面打开效果如下:+ q& z4 K$ e: p# A
6 k; e u5 T* B1 I! S
, H: Z" k5 R7 ^8 J' D: u% N1 t6 B3 D/ f( }' U) X' H2 L U3 l, n
FIR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:! t; v9 X& w$ o9 i
- |9 J3 V4 [; v, P5 \0 j* W
$ z7 |; o4 H3 _! |$ E
8 y- m2 i4 e0 ^1 j- c& K3 U! z/ 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:$ Y+ j3 s5 Q9 I/ L$ e
! q! n, v. _& m( M: w& ^; }3 r$ `$ v8 T- ~& r$ h" i8 v5 a
+ u- D: j0 g9 N6 q
然后点击Generate,生成如下界面:
3 Q, h! X9 x) I8 h6 e
5 Q7 C% |9 s! e0 i8 Y. s
; v. D$ ^ d3 y; g/ q, h0 F0 z" [8 g X, @. Y+ s3 `
再点击保存,并打开fdatool.h文件,可以看到生成的系数:
7 R6 g- m9 F6 P# T3 ^) t1 |% v$ {- a
- /*
) c9 w" K# J c/ z6 M. Y# k - * Filter Coefficients (C Source) generated by the Filter Design and Analysis Tool
' v5 K+ R; O; O- ^* t" i$ r - * Generated by MATLAB(R) 9.4 and Signal Processing Toolbox 8.0.+ [5 j3 N/ Z3 [' t
- * Generated on: 20-Jul-2021 12:19:30
5 J- r! ?: {; T$ a6 o - */
' X$ q: Z. O# M& e. p3 D/ H - - I+ B0 K- }( S' {7 f2 x
- /*
+ }7 F. H- T, q8 N9 c - * Discrete-Time FIR Filter (real)
2 g; U5 p% p0 b3 s- Z. X - * -------------------------------" V* M4 x9 B: o) d4 `# n
- * Filter Structure : Direct-Form FIR1 {* g: C9 Y9 g( @9 t4 n8 K
- * Filter Length : 519 A, g" a5 Y1 o
- * Stable : Yes( |; z( Q: p5 q
- * Linear Phase : Yes (Type 1)
4 b) L$ V/ Y4 J; N1 {- @ - */
! v; n* z5 o9 T% S0 L0 O
4 i) }9 ^2 i# X$ G# y+ Y0 [- /* General type conversion for MATLAB generated C-code */
: ^+ x: S6 q: z: p0 k' K - #include "tmwtypes.h": G2 n7 J+ {( u9 i3 `# H
- /*
R6 s9 v: H. e0 Y4 w, H - * Expected path to tmwtypes.h
. R2 n) N7 |! R6 Y' }& e6 i - * D:\Program Files\MATLAB\R2018a\extern\include\tmwtypes.h 1 _3 p$ }/ Q; ^
- */
9 D) o+ _" H: v" O8 b# D' j - /*
3 b8 i$ a) `: a9 N' I - * Warning - Filter coefficients were truncated to fit specified data type. 1 n) j+ X2 R, a2 x( Z
- * The resulting response may not match generated theoretical response.
$ l% B* C. \! Q% q - * Use the Filter Design & Analysis Tool to design accurate: G B s5 n& L3 _2 b) S2 {% a
- * single-precision filter coefficients.
" A5 _3 O3 f% c& T1 S - */# b0 a3 K% J; D. Z1 G6 s
- const int BL = 51;
( \8 @ E. u% g" l - const real32_T B[51] = {4 ~0 y9 d( q. k. U5 } K D
- -0.0009190982091, -0.00271769613,-0.002486952813, 0.003661438357, 0.0136509249,
; o, a1 S. Q5 A: a/ B! k - 0.01735116541, 0.00766530633,-0.006554719061,-0.007696784101, 0.006105459295,6 D0 O* o! J5 C3 |' B B
- 0.01387391612,0.0003508617228, -0.01690892503,-0.008905642666, 0.01744112931,2 `/ A4 l2 g1 s( |& t9 g
- 0.02074504457, -0.0122964941, -0.03424086422,-0.001034529647, 0.04779030383,0 r% Z: `( c0 ~& o8 @8 ], j; G
- 0.02736303769, -0.05937951803, -0.08230702579, 0.06718690693, 0.3100151718,$ c( D7 K7 ] Q- `
- 0.4300478697, 0.3100151718, 0.06718690693, -0.08230702579, -0.05937951803,; H) n+ i$ u8 H0 I" @
- 0.02736303769, 0.04779030383,-0.001034529647, -0.03424086422, -0.0122964941,3 J: U+ ? q6 p7 [) \/ P5 _9 p
- 0.02074504457, 0.01744112931,-0.008905642666, -0.01690892503,0.0003508617228,
1 A* ]' h. S7 s+ w1 b6 X - 0.01387391612, 0.006105459295,-0.007696784101,-0.006554719061, 0.00766530633,( D* j ], n. \
- 0.01735116541, 0.0136509249, 0.003661438357,-0.002486952813, -0.00271769613,( U( H9 @1 {" B% n7 @0 u# a
- -0.0009190982091, j6 j. {6 c* `' h+ g) t
- };
复制代码 " P% G [2 j. W. W# r
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。- y! q7 u5 j( v, p# j
: a8 O+ s, k% e8 Q% r& h% \% Z: H, U
+ ^8 M* o2 V( B/ D2 F
z% k; N4 _9 L* `0 Y( W
6 C0 S3 {* J+ O/ I% S7 B6 o. [
" H0 M- v, x2 b6 u0 s, N) j
40.5 FIR带通滤波器设计
: ?" I" R; Q3 r* L! g3 n" G3 A. M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; ?- ]$ z- s- z8 M8 s5 u' k
* s# Z# o4 _. h5 q( r+ d滤波器。( K& R. N m: x4 |; J7 u
2 @! k6 w4 z9 e% P* h
40.5.1 函数arm_fir_init_f325 q' p0 z$ \5 ?. s
函数原型:
7 C1 D! Q. h% L, c8 q
* _. a- Q1 M% a( k- void arm_fir_init_f32(3 m5 R2 y1 h0 E( [* }2 g
- arm_fir_instance_f32 * S,( _" @. m) N5 ^2 j" \9 B+ [
- uint16_t numTaps,
k$ h6 M9 r' s7 u0 x - const float32_t * pCoeffs,& L/ N" g. o: g$ X- i
- float32_t * pState,
3 |& A9 R5 _2 G. z# `5 r - uint32_t blockSize);
复制代码
$ L- r" _( y- S5 @8 v9 J函数描述:
# a" f- |$ d9 n' K& S: T
+ _6 z* ^5 d: B' f6 R* X这个函数用于FIR初始化。! s6 L% W3 K p! S" s# n
7 H* _! d6 E u& }函数参数:( |2 `9 R `" ^5 X$ X- \
, ]6 y4 ?/ X" B# c0 e$ a
第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。! y8 h0 V2 `- Y0 q- \: K
第2个参数是滤波器系数的个数。1 k) G* C+ M. t/ `
第3个参数是滤波器系数地址。+ D6 |1 {) v5 t: q
第4个参数是缓冲状态地址。
6 w4 Q: p( |- r; N/ B6 m* J& E 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。
3 N V. q. e) E# A/ ^$ a% `" J注意事项:; M* P0 o# b0 C. c0 k
" S6 `9 q( {! n# |* _结构体arm_fir_instance_f32的定义如下(在文件arm_math.h文件):% ^, E! ?. N# U
0 y" X7 ~8 t* j$ x- typedef struct1 I$ A' X" w- A3 B3 S0 n1 H* A
- {3 m3 \! O0 m, o9 t9 {7 w# U
- uint16_t numTaps; /**< number of filter coefficients in the filter. */
6 N8 T% s2 ~0 g6 V4 [) e( B - float32_t *pState; /**< points to the state variable array. The array is of length */- |4 v& F8 f! n6 N! z
- numTaps+blockSize-1. 4 \# A! t9 x& _& u% `* b
- float32_t *pCoeffs; /**< points to the coefficient array. The array is of length numTaps. */
4 H" ~7 K5 O4 f: f# ]' S+ N - } arm_fir_instance_f32;
复制代码
3 O/ `, R1 e# g8 M1、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:
3 c! {0 S* B$ E; [- }7 l. b3 v4 u( K) L2 c0 ?% B% H" `- f0 q* ]2 j- U
{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[N-2], ..., b[1], b[0]}
, T$ _ n) c6 ~/ k, o c! E2 p
7 b) v8 O" a" V' G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。
8 h2 ` D3 j- ` n' p) O1 r, C' U7 j$ Z Z; g, V7 Y# o) _/ Z# P
2、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。/ H0 Q7 g1 c; n A a
- A6 E. P+ Z! _- w+ o
3、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。$ |& q- J, g5 t- ]
$ ~1 r9 x+ ^, E* C
40.5.2 函数arm_fir_f32
/ _* a! B- [( ?+ ?; w! [: u+ q函数原型:0 }9 l4 ^, T3 |3 P6 y
) T5 { [0 k+ ]# n0 K6 s. e- void arm_fir_f32(
6 w4 w3 I" G( z% T9 r! B - const arm_fir_instance_f32 * S,4 a9 m/ G' l# K& V
- const float32_t * pSrc,
1 ^ w& P2 {" _" F. B - float32_t * pDst,
) b4 P; ^4 h* L, v6 \1 z - uint32_t blockSize)
复制代码
3 B1 {) {5 b4 }函数描述:! J" `) _: L- `
; D5 U. p. F/ m8 ]1 o, n8 Q2 Y这个函数用于FIR滤波。% q+ p: }0 w8 R/ G
. f' ?5 c7 t' l' T4 _% ]函数参数:/ }( A" a0 L$ V
% \8 G* ^) q& _& L1 a
第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。
3 x) p5 m" a7 E& m; Q 第2个参数是源数据地址。
8 y, j$ H: u1 U+ ]5 a |! Z 第3个参数是滤波后的数据地址。) b3 [5 K: K8 T$ ^. v" M8 o2 Y7 q& V
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。) S9 e2 B: h9 m& r2 K5 v6 d
, |& d2 h8 E: [+ ~, S40.5.3 filterDesigner获取低通滤波器系数
+ [- u. }" E' d( b2 x/ }. i! n设计一个如下的例子:
7 c" [% t5 g9 g2 v' s! h3 G6 ?& [
2 P* x1 y! G( h8 u+ a2 N6 N% V" f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:4 f( p! J/ t/ E2 ?3 k3 p" J4 A/ @9 k; i
, R: ^. R- Y( D/ ^( y B. ?
& P. S. l. a' T9 V# a% j
. o) M7 D. k) I8 E" l P) y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。
|/ v5 C5 C, d* ^( V" M9 T
4 s0 y9 ]7 o& e" f4 r. c40.5.4 带阻滤波器实现& b0 f% [2 Q9 l) B t
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。
$ k1 b2 u( z! f! u7 w$ r# p- v W h$ A1 ]5 l/ L
- #define TEST_LENGTH_SAMPLES 1024 /* 采样点数 */
1 _; D8 u, a3 B, z: |0 G9 |( f8 |- ` - #define BLOCK_SIZE 1 /* 调用一次arm_fir_f32处理的采样点个数 */
) P) f$ D3 v/ |) Z: O4 X$ [ - #define NUM_TAPS 29 /* 滤波器系数个数 */
* B+ @% e3 l) o) D - ! D3 K n# y$ m# W6 s
- uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;9 |# f1 a# I# p4 _/ j9 {
- uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE; /* 需要调用arm_fir_f32的次数 */
4 d/ ]. y1 n( J9 o! f. u
6 P" T3 k+ P+ ^2 S, u1 j- static float32_t testInput_f32_50Hz_200Hz[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 采样点 */5 ]* @2 O" F/ B
- static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 滤波后的输出 */
4 U: y# e4 g% y, B/ D- t, K5 \4 ~ - static float32_t firStateF32[BLOCK_SIZE + NUM_TAPS - 1]; /* 状态缓存,大小numTaps + blockSize - 1*/) V a' J$ ?9 E" U% ]
' K) l) H& M' W( y! W( N* @% Q
( n3 |. J. v% d( a0 I1 Q$ ~- /* 低通滤波器系数 通过fadtool获取*/
0 c% F, g4 R# T; v( c2 l! t% g - const float32_t firCoeffs32LP[NUM_TAPS] = {9 z4 d2 o, w ?4 o! E8 {
- -0.001822523074f, -0.001587929321f, 1.226008847e-18f, 0.003697750857f, 0.008075430058f,( U5 S5 ?+ h" U6 s6 D
- 0.008530221879f, -4.273456581e-18f, -0.01739769801f, -0.03414586186f, -0.03335915506f,4 I: ~4 l B: o
- 8.073562366e-18f, 0.06763084233f, 0.1522061825f, 0.2229246944f, 0.2504960895f,
+ e7 r6 w0 Q1 R L' E - 0.2229246944f, 0.1522061825f, 0.06763084233f, 8.073562366e-18f, -0.03335915506f,
' T; o# t, I, U/ ]" W# L - -0.03414586186f, -0.01739769801f, -4.273456581e-18f, 0.008530221879f, 0.008075430058f,
: J3 ^( I+ q8 n$ h - 0.003697750857f, 1.226008847e-18f, -0.001587929321f, -0.001822523074f
; R3 E H& M* ^! p8 c6 {, y - };
) W; r- O% ~- Q5 z - $ W( s+ H1 A$ C0 ]3 s9 J8 r3 i
- , p$ V. s: b2 b% F
- /*% L4 H) ~' t# R' z) e
- *********************************************************************************************************
0 O6 v8 x. r/ Q6 l6 ] - * 函 数 名: arm_fir_f32_lp: T4 y1 _) m: K3 j; C
- * 功能说明: 调用函数arm_fir_f32_lp实现低通滤波器: }5 j% M( n) z* j9 V
- * 形 参:无' U' U9 Y! K9 M, ~5 Z5 o
- * 返 回 值: 无
D) e7 x# _. d2 k, p - *********************************************************************************************************+ \! ?( T3 r, v0 Z, o3 l4 V; A
- */
3 [: ?" A5 q! l* }6 a( z+ T8 A - static void arm_fir_f32_lp(void)
0 v* ?8 k. }, H7 q - {
! e: y0 F, t3 f' G( W: a# U - uint32_t i;
# f/ V) d b8 m3 k' t$ e/ l5 q - arm_fir_instance_f32 S;" e4 M2 \5 O. L3 R, A0 \: E
- float32_t *inputF32, *outputF32;
8 t% @# X2 I* H/ k - " `# H# i& P$ ^/ N% q4 u
- /* 初始化输入输出缓存指针 */4 X8 z# e) N! m, r) v5 F# z
- inputF32 = &testInput_f32_50Hz_200Hz[0];
K: Z" ^( f4 m; t7 Q - outputF32 = &testOutput[0];+ U Y6 t( }# n% h
- 4 r u u0 z+ A9 p6 p. d( P/ C
- /* 初始化结构体S */
8 x; S/ m2 u$ r: H% L+ E9 I! z2 e - arm_fir_init_f32(&S, 3 x& Y1 c2 }2 E) ^( p" j
- NUM_TAPS,
- `, X P& l- h' |, G5 u5 g - (float32_t *)&firCoeffs32LP[0],
; U* y4 m, @- @: \) }( _ - &firStateF32[0],
; U3 q6 C$ x- L - blockSize);. O. \4 C! V1 @; {6 [+ y1 A
- ' g: f) V! }! r' z, D
- /* 实现FIR滤波,这里每次处理1个点 */
" o9 U% K4 P3 h; C8 D - for(i=0; i < numBlocks; i++); _6 u. {8 I3 F7 q
- {; n8 }& C* G9 v* Q
- arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize), outputF32 + (i * blockSize), blockSize);
: }$ H5 b$ C% B, C- D) I6 y - }
- d& G+ N% R' ~7 }* O' c - # Z' c- D6 e5 W; L+ d3 l1 v1 R* _( w
- 2 i" Z+ s% G) T' r3 @! A( I
- /* 打印滤波后结果 */
9 h6 x! u( i& Y( c8 @) [ - for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)5 B, P: D5 O' H c- ^ \! q
- {) T/ t9 F; B k2 c1 l j# s$ G2 {
- printf("%f, %f\r\n", testOutput, inputF32);% U5 j: l: A7 v. g" h* T9 ?. W
- }
# t4 Q/ f6 ^6 y& A; m- R/ \ - 4 ^/ ^: N# m& V2 E
- }
复制代码
N" i7 i& U& n2 _+ U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 L& {. X! H, z* Z! K+ h5 N9 y, c2 A4 I7 o) v8 ]+ W
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:
6 l" o- B% N: a3 A/ x( Q$ J6 ]6 q% @* s6 I
- %****************************************************************************************
7 `( Y: `( s$ h/ m - % FIR带阻滤波器设计8 H7 ~2 K$ l& i) t; a
- %***************************************************************************************
+ Z5 f$ Y x+ B# }) I3 i - fs=1000; %设置采样频率 1K
* W r" @% n! H5 Q3 j0 G - N=1024; %采样点数
- c+ R+ }7 J* A1 W - n=0:N-1;
8 v* k" h' \- }8 v8 w; d - t=n/fs; %时间序列- T5 u; u3 Q$ a1 v. z& M
- f=n*fs/N; %频率序列
) b. {. R2 e9 V, a
0 v/ t$ K3 C& A0 T6 s- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合 6 T4 A1 L+ {, [" V1 [
- 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。
5 b/ C1 G' r' E& N: L/ R - y=filter(b, 1, x); %获得滤波后的波形
+ U1 O0 }: k7 V- _2 H0 ~ - subplot(211);: s& m* i$ z2 ?- ?
- plot(t, y);2 u+ l6 G6 e( m: [; |. _% D
- title('Matlab FIR滤波后的实际波形');
5 }1 h$ b6 U1 l, Z3 P1 \* x - grid on;3 l9 ], g+ S3 N" H7 x: L, R* w0 l
- . m* F3 j8 }6 c6 T# M- t
- subplot(212);
* o. S* g3 {) D - plot(t, sampledata); %绘制ARM官方库滤波后的波形。
/ x* [! P( F( K - title('ARM官方库滤波后的实际波形');
- ]" s& a s! B1 h - grid on;
复制代码
, ~7 T# l; h! ^* l2 t- \% ]Matlab运行结果如下:
6 r/ s2 G3 Q2 M9 h+ j- U
' O; [% w9 b& y e3 `1 b; n' v$ d; h; ~% g- H1 m2 r, f; w
3 I% x1 h+ f0 \' H4 V
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:
! M( J6 T; ^6 l9 \- \
% E* T6 w1 a/ _+ }( P- %****************************************************************************************
! }9 M' M5 e3 g$ p/ A - % FIR带阻滤波器设计) t$ Q% _+ e+ c8 ^; P; R
- %***************************************************************************************& T, F9 ?; s5 @' k; y0 i, ^
- fs=1000; %设置采样频率 1K- V& [" z O2 e0 L- O3 ?+ g$ t
- N=1024; %采样点数 7 j1 F) Z: T/ U4 u5 m" h7 I9 e0 g
- n=0:N-1;, y) }, `5 C: r' l
- t=n/fs; %时间序列
7 t% }" `. x$ L6 F - f=n*fs/N; %频率序列
1 [8 F& ~8 B0 c# s; ^6 W - 5 n. {: V3 v0 @ j1 |9 L: Y8 `
- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合
+ P: N n0 {( `6 P6 | - subplot(221);
; v0 c/ a9 j m8 s! U, J; w- E - plot(t, x); %绘制信号x的波形
$ C y/ Z4 V1 Z# L. U' O W) q - xlabel('时间');
5 I+ r9 V) T) `2 G( \4 ? - ylabel('幅值'); G2 i; p0 F: [5 e3 ^! w5 d
- title('原始信号');
. x. i& Z/ Y J - grid on;
1 B4 x7 v( F! b6 {( |5 Z/ ^
; ^1 p @. w* ?5 ^6 N- subplot(222);
/ _* q# Q" H: K9 g; |( J0 x# Y2 R - y=fft(x, N); %对信号x做FFT 3 u2 s$ o. b: g! q8 ]; B( n% d
- plot(f,abs(y)); t$ A6 X7 B3 h- `1 A/ k
- xlabel('频率/Hz');4 E8 P( u6 ]& H4 M7 M% [
- ylabel('振幅');2 o$ g: F$ j; Q# {- [$ e
- title('原始信号FFT');0 H: n& H& J4 D+ i8 v& W4 B
- grid on;
7 \' Z+ b8 H! o; x( C! ]
5 ]" _; G& D( c9 ]! P; h# H- y3=fft(sampledata, N); %经过FIR滤波器后得到的信号做FFT3 H3 N. h- W! U1 w1 X, N# {/ s" v
- subplot(223);
# z' C( V" d! l% q - plot(f,abs(y3));* q8 D& g3 \* V Q
- xlabel('频率/Hz');
; n" r) F* J6 [- |/ k6 r# |2 T - ylabel('振幅');" w# k, }+ v. v. P
- title('滤波后信号FFT');
8 t9 x: V* A2 \- o# I - grid on;
$ d! v D4 J5 } k) i# H - 2 u6 Q% X$ B0 l! b4 R7 @2 |
- 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。 7 e3 Z& V; v2 W
- [H,F]=freqz(b,1,160); %通过fir1设计的FIR系统的频率响应$ k. `8 b1 d6 r8 H
- subplot(224);
) ?& a! ?2 p3 b9 d - plot(F/pi,abs(H)); %绘制幅频响应 i0 [) E& c7 j' G" T. _
- xlabel('归一化频率'); * h! ?& w2 X o7 o" _+ z9 G, E
- title(['Order=',int2str(28)]);" c5 F. \4 h% W- x* `
- grid on;
复制代码 3 C! h2 a5 O( C E0 i& K
Matlab显示效果如下:
/ ^6 J& n! l6 [% }3 L7 l9 D, v! q# @% D9 l6 d ?! S
# M9 }$ U7 p L# Q- n) I& L/ T
7 I" n6 T& f1 e7 n9 @. k& a+ P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。! M) t( D3 G+ n3 ?" R- P2 r2 E& F5 H7 T
' u3 ^0 v$ D# Y' N5 n40.6 实验例程说明(MDK)
; f5 r0 W4 ~/ p) Q配套例子:# g3 Q7 k0 F! P' e
# ~3 H# q2 B7 s! \
V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)
2 O* e8 Z" U) w) Y, |- A' \3 |; `9 c
实验目的:
" O; J- M5 ]! R I5 K m0 B学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
+ S8 N' b4 `1 A3 z( e+ _" L, R7 v
7 y) |0 l) c! W; i% v实验内容:
J* C2 K3 Y; r9 D) v8 O启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
8 @, O1 @/ |( W" Q% N7 M$ `按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
! x# m+ F: b. `. n! h5 {% A9 P5 S* i5 x" D3 H
使用AC6注意事项' U. O# L6 \/ H2 X* i" m
特别注意附件章节C的问题
" Q* J/ W% q" F) i8 W; d( Q* s. T0 E1 i+ v0 G
上电后串口打印的信息:* `# A, _( s) k* J, [
4 O9 h# Y) q2 ^( _
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
4 r3 U# |1 E- i& |
. h, E. N; u5 O0 o, a& F
+ z/ Y* g3 A0 y
. r/ c5 ]1 X8 r: k+ A9 {( k/ [RTT方式打印信息:# n& X& F& N$ ]. Y
9 g4 o0 p g& @1 S' e2 K8 K3 b
7 u7 {! v+ E! g9 M$ W' [. i' X8 M
. u& W. ~4 ?) E) v% [8 D, b程序设计:
4 [9 d+ ^( a( O; g4 r; N/ j
' _# t1 ~& V8 U2 _+ @ 系统栈大小分配:5 {1 }% C$ q$ ]3 g/ C
" z" k6 `- P; l+ S9 G+ @6 F$ B3 K% G8 _' d$ p, E2 }
8 z8 w& x1 Y! m& h8 t j
RAM空间用的DTCM:" i* k: y% q3 v& ~
- i$ ~& M7 L- Y+ \# \
% n2 T7 {2 z7 Z+ {/ n
& o2 s! P2 z7 U
硬件外设初始化
: _' f" {7 S. j2 f0 y8 m
0 x0 M1 {5 }; \硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:* O; P$ M$ M/ Y5 V9 g4 G5 Q
7 u1 |! `$ s9 G6 v- S- h
- /*. S! [" P; Y/ {9 w8 Q+ [9 }
- *********************************************************************************************************
+ H8 m: y: `# R( m1 Q. w - * 函 数 名: bsp_Init
; I0 G8 W" i" W - * 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
6 \* {! ~. z% a0 T! o& J- F5 w - * 形 参:无
. m% b J: e" t( j% C - * 返 回 值: 无$ ?2 y9 r' ^ Y: k' |
- *********************************************************************************************************
2 Z$ X& W; V2 j9 `4 r - */, Y i% p2 O* _2 W+ r
- void bsp_Init(void)! o2 E. k- Q# v: P8 w: ~: @( D
- {
& @5 ~" O2 f3 p/ ^3 I& X5 U - /* 配置MPU */2 Q. W: F1 Q! ]4 j L( D) F
- MPU_Config();% z; G: s, r6 N# p0 {- {
- Y; V. Q1 Y3 | x0 Z/ v& S
- /* 使能L1 Cache */
3 x6 v0 L0 H- h+ Y p9 j% b - CPU_CACHE_Enable();
: ~1 U8 X" o' O4 c1 f- U - / `/ y# t+ E" U, ^
- /*
. O# [. j8 f+ X) u# C - STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
+ i- _. u, q) e. F( r - - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
6 b7 _) Z m9 ^( P - - 设置NVIC优先级分组为4。
+ j( l" L* S4 N+ g1 r C% l" B - */
! a3 M* N Z8 l1 T6 @; |8 C1 k: v+ o - HAL_Init();* i, j( R' C8 y7 [" D* H+ U
- M* ~* w3 ]. x
- /* * f9 P2 {6 ^5 m/ B! A, f
- 配置系统时钟到400MHz1 I8 o4 d5 i9 `5 o* c6 l0 U8 Z
- - 切换使用HSE。
3 T5 a0 j& E' M4 y- G- ~+ n! a, c - - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。" o, A. ]- x8 k
- */1 U; Y! |, n+ k: H# u% H
- SystemClock_Config();5 _2 k( Y4 }& G8 w
1 J h$ s& K! W1 d. a8 B- /* 5 w8 m% Y- b3 K
- Event Recorder:' O. _6 G* _ Z/ s2 W- W' v9 U$ U4 i- f* o
- - 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。5 G& j' H7 `( ?! e" Q4 P
- - 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 W! ]' c, [4 R+ B
- */ ) \) V4 r( _% w/ O/ W: S. S% F; V H
- #if Enable_EventRecorder == 1
7 _0 i2 T; E: D) C# k1 }( S( a - /* 初始化EventRecorder并开启 */
' Q9 C& z! D' V* S8 v( H - EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);) c, n( {6 Y9 Y9 ^/ ~5 m
- EventRecorderStart();: u9 t3 N" h5 f; V- A
- #endif
! _" A" I3 t/ L$ \! I5 r/ \1 }1 ~
; h% ^7 H: m7 e% ~- 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 */6 K K* d5 o4 q5 r( D
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
4 I" a+ E& o6 _: v& v/ s - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
% f/ C$ Z5 z8 @6 G( N - bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ 4 D4 }7 L. t" {
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
- n0 L+ i$ ]5 Y2 T% O - }
复制代码
+ P7 Q4 s# s1 F! E MPU配置和Cache配置:1 L2 n1 `9 O. P( F9 ?
3 c+ \# D! V# s1 j
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。7 i9 q4 _% t0 t
4 J6 L i4 }# L1 e- K- @ Z- /*
% {% ?$ b; q$ |- D1 S0 \1 l - *********************************************************************************************************2 D* W `; n; _0 y9 Z: ~* V
- * 函 数 名: MPU_Config0 X1 m( w4 O9 w" F5 x: D0 m2 {
- * 功能说明: 配置MPU
1 j! z& N4 q3 E( [& ]3 [ - * 形 参: 无4 [) \1 Z3 D) B
- * 返 回 值: 无% D+ w' }4 g s1 C% X! j7 G3 ~" l
- *********************************************************************************************************
0 M$ i) l2 k# S0 {. d3 [+ t- ~% p - */
- t# l/ `8 D5 e: t( v; T - static void MPU_Config( void ) L% W: l v9 B! J: y6 ~! s% ]1 G$ t
- {/ }' M( ^1 U/ R8 P0 ^. T* P
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
" O% O4 Q E3 O$ X1 B! Z - # B0 z$ m1 @$ {0 }4 A, z1 X
- /* 禁止 MPU */# d7 A/ y* }, q8 _
- HAL_MPU_Disable();
# q; F/ y4 ^; {( L( u& i' M, ~
- T% r& h6 C& O# P. o! f, ]7 A- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */
6 c* X2 H8 J) w. y4 w - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;% O0 i* Z( J0 D& L% ~
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
' k/ u' p% M1 D# K% ~! m - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
9 H8 C6 u* W d- L; v+ X; q - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
, g; M1 t) ?. R - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE;" \! U2 h7 C) ~; C0 l# d& c
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;% z" ^. } n( D# W
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;5 j( y, p. K( i/ _0 [: U9 `
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
' x* g1 n8 Y; o* {8 { - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
4 Z0 ~* D, d$ O8 Y- z - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;# h8 s7 e, U0 x$ ]( K
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;1 `0 H* c: o1 `* }: \
. h! S( ^8 z+ c6 U7 _7 ~+ }6 F$ ~- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);' o& h. ]( J+ P
- % y& ?+ Z6 E' Y8 r' N& G
0 Q7 ]- X: Q& {$ F+ I& b2 S- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */5 h6 v9 S2 | B( p/ x5 {) f" q0 r
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
% x" m1 K% o+ V: }0 Q - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
3 t, E1 v1 w+ |/ O - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; ( Y! I- A4 `- A% W) \
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
- D, {$ D( l: h( p# X+ R0 |: y - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
% `$ a" x8 P; P9 z# R - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
7 S3 I. w% Y/ R5 u( K* E - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
/ }8 h; ]& H9 r - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;! H8 w0 t5 `$ J& f$ \$ Y) o1 e* M) y6 J
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
8 T5 v3 t( ^& d. y/ g& [ - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
! z9 J/ j) T1 ]6 Z; G4 Q - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
. D3 r( g/ p4 h$ [4 w! z% E - & Y6 l- m' T n6 A0 A1 ]1 U
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
$ D& h9 U9 }) b. p) l - 3 \1 p' @/ V& |" }
- /*使能 MPU */
6 Y! n1 o' I d$ F& j5 H - HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
6 A& y; |% H `' R7 |+ Y - }+ l$ n9 O; e4 |! x, j: m5 @* i5 l
- $ \3 k: O3 T* L% B! s
- /*" s) p: f2 C+ M# I- m/ ^, X
- *********************************************************************************************************
- I! h) T i! f - * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
2 s" j& D: z; a9 m& Y - * 功能说明: 使能L1 Cache
/ E- a2 k0 W9 m9 c8 [: v - * 形 参: 无
: H2 {' D; A% l$ D) S6 ? - * 返 回 值: 无% i8 ^6 f0 P3 h( t4 A: ]& W
- *********************************************************************************************************
2 X% @- w' V( Q4 N0 q. N3 I - */
K6 Y) D- ]9 y* {9 \ - static void CPU_CACHE_Enable(void)3 J1 u; K* K, Y2 V
- {* E5 @2 R( G$ Y( D- F
- /* 使能 I-Cache */
$ h0 r2 t# E4 r2 E% t7 v1 P* G - SCB_EnableICache();
8 S* X$ B( B) @1 y1 m - 5 T! | Y9 g& u( ?' S
- /* 使能 D-Cache */
7 \, r5 l! W L: x - SCB_EnableDCache();
0 p5 A" K! a5 v$ I - }
复制代码 ]* H& v+ [: ~% Y! @: ]: \0 a* p
主功能:2 x& Q ~; ^3 x2 E: d
G$ T8 {6 m+ K! w
主程序实现如下操作:
% s/ @$ U e9 o5 p
3 N. H$ g' m8 y3 B4 V" B 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
# T& q1 @7 j' z# u0 J4 Y1 x9 J7 k 按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
& {0 r7 n5 c+ [5 |$ y/ D1 G" ^- /*( C! K5 w% a9 o' s
- *********************************************************************************************************7 R* T7 w1 s4 f2 ?
- * 函 数 名: main1 q- {) Q" q/ x. L5 D' H" ~
- * 功能说明: c程序入口% G% h% F( s: N* l- z
- * 形 参: 无% P, y4 Y) B7 o, a5 t1 C7 u- H
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)+ O% K9 f7 f* X7 ?
- *********************************************************************************************************: Q- R- e+ F% n, i* w# a
- */
5 U( H( s, f, `- p( |, g5 O - int main(void)5 m' b+ ]+ F/ k; o( }
- {
" f9 x" t0 l7 {5 J: V# b! _ - uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */: |. a4 G, d$ j, c* j
- uint16_t i;2 C) z4 T) I& z3 N9 F5 P8 Z( |# G
/ u2 o$ h5 y- t; g6 A. n
' k5 ?: g& N* H+ h0 m2 i- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
& X9 {2 I( j+ M1 ~5 q - PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */ P, h; t v9 G `- Y( a( f0 x
- g9 Y$ R f$ u
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
v! j8 ^# v2 O/ V; A5 @4 y - 4 |$ B$ P6 z0 C+ V% O
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)! L& r3 p: l& F4 h
- {
4 {! ]- v- u. y - /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
( N \5 S/ Q6 j) m5 P5 Q- q - testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) +
3 B! R q' R9 e/ g. p( _* d - arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
: p4 g: V! n- O8 A+ G. a - }
3 {" Y9 }# Q: g/ u9 J8 G& A# @
: I9 \+ y* }/ e- I' J$ Y- Y- ( c0 ~8 i' k0 [5 b; I* |8 y; ^
- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */- Q( J, {$ E5 E5 `; P& W
6 ~. {5 k* S1 U5 A- /* 进入主程序循环体 */
* u; e. r. E+ f ]- C5 k% Z - while (1)
' O. `7 ?, u* _6 h* q, e - {( P; W2 C* P2 }
- 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 */( A6 @% {7 Q7 b5 x, V! M
- + @: Q! X2 s G
- ; k- f' s: ]/ P; A8 P: a/ P
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */, g2 _7 d% l- K) q0 a
- {+ Y5 Z2 S. y' k
- /* 每隔100ms 进来一次 */7 ^4 ^- Z% n) T: k4 h
- bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */1 `1 b& V8 ]" I3 P
- } t% G# y9 Y2 }
( O1 ]7 s$ [) j# |6 c, L- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
4 x3 ^+ u4 Y1 F/ p - if (ucKeyCode != KEY_NONE)9 k* C8 H* ?3 f. x2 t
- {: N: o4 W1 H. A- U
- switch (ucKeyCode)
) w2 M: c% a C8 k - {
' W, F0 C W. M8 k - case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */& M' G, X Z+ U7 d
- arm_fir_f32_bs();7 B n. X: a, ^, }! v9 u
- break;# {3 w7 F7 e, u6 G! B ~, a
- # l2 }7 k! {: `
- b4 Q q4 }6 {! z4 W% e, c- default:
) y6 t; I# K [0 e& E$ d2 e - /* 其它的键值不处理 */
: ?" Z; M3 ?9 P4 }5 L, _- d - break;9 L9 p# O, F4 U3 b& D Z
- }
, F" \ Z% V0 D! x* T+ K P/ Y - }2 e1 X: F7 U% v2 A$ Z* l+ g
% t. h( X: Q$ r: Z7 T0 ~! L6 e3 R& I- }8 ^$ Q# @& s' x) S% p8 J4 e
- }</span></span>
复制代码
% _" K) w% M, Q7 s9 O40.7 实验例程说明(IAR)
/ h, z, C3 g( D/ i$ K( b6 D. B+ ~: _配套例子:# j2 s W+ O; r% s# b5 d- I% A
V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)! b# I. i1 n3 e9 Z" R9 A9 e
8 X/ o, O; O* k* o
实验目的:
$ A) e3 ]( D) W* A学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
: G$ ~9 T8 T! c- ?9 \3 f8 j
9 z/ v5 }' F6 @! Q0 t实验内容:, u/ k. K6 y, U) @7 P% H
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
8 w. c& i/ b5 o5 U3 V& H按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
) i6 u$ d: N0 e" ~7 W) a; y5 O' z. Z* f
使用AC6注意事项
9 l7 S; I2 T( D5 ]3 X/ y# F特别注意附件章节C的问题
9 ]) p% p1 P" j4 n5 Q0 m! h8 L% e& V# R4 O" C* X/ n' `0 {
上电后串口打印的信息:
: `# h" K; A- m- @0 l
, w5 Z& `$ I1 d: k: L7 o$ J, T波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。$ A& b; r r5 S+ `5 D2 m
/ ~$ |! S+ g/ o# w8 X
6 m3 \! f4 B+ `2 d$ g, u& ]- |
+ b/ r! `& Q. d* b! r! Q- E
RTT方式打印信息:
& j$ H+ m+ M( H- v) R: T7 U$ n& A/ ~! k- F+ ?& W* A7 ?
o! ^- l* r& P
" a1 D6 M I: T' B9 i5 c2 R' `% f程序设计:
2 l$ P* t* M# e* c, z7 t4 q* r, j" R; }) u* `1 v4 }0 ^" B0 q/ A
系统栈大小分配:
& Z! z( j5 Z4 K: l% W( U% r4 Z& D% o, {. |
& d; z1 {; O3 m% p# C
8 |; w! B" {' Q' n0 z
RAM空间用的DTCM:
9 E- h/ m8 ?$ C, X0 z O) I* y* t* T8 S& v& L0 |
$ L: }* S) C2 N. n9 D- k" a6 q7 V) h: q7 p& b- i/ O$ O7 k* h
硬件外设初始化
7 a- B& U1 [, i6 }# g: |; }8 O4 |7 K3 }$ D: t% `& ]6 n P
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
' O9 P7 ^% P) n" P
# r# S3 J2 r/ S& Z0 V- /** f# l3 E2 n t1 X3 E
- ********************************************************************************************************* L0 L! H3 v, l' \ g2 ]4 x( D
- * 函 数 名: bsp_Init
( i; q. V) ]6 I9 l6 o - * 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; c" }* X4 b5 f1 F7 c j
- * 形 参:无, \9 v' `0 V4 Y6 S
- * 返 回 值: 无
; Y$ T! W: A" s7 @ - *********************************************************************************************************3 m2 i7 q+ d& C' i1 r& I
- */ N) g) b* a1 o9 M# E
- void bsp_Init(void)
& w2 x- `8 L; H6 q, }: ?/ p - {
& u0 e* r3 V- V5 [7 L$ N# | - /* 配置MPU */4 I: t) k, L# U o4 y
- MPU_Config();
. n9 W/ k0 n4 W5 a7 Z( k: H - " \1 E9 F9 L2 f2 w0 ?$ ?
- /* 使能L1 Cache */6 \0 T- ^8 t5 B7 }! _& @
- CPU_CACHE_Enable();8 T0 ]! E* B3 j5 Q" {8 ~/ K
+ ]% h# [( i* K5 M3 Z. l- /* 0 @/ n% v( C2 c2 o+ h ?2 M
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟: R' g/ |4 e, F( ^& V
- - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
" V9 @) V, a; E) |/ y% _0 P - - 设置NVIC优先级分组为4。
$ |, I# T! x5 J. e" j1 C7 @' x - */* x% V0 k3 b0 F, {' n
- HAL_Init();( l- i) S" `7 |7 z& O
/ s# g4 O* L4 X4 I- /* - Y2 U. p" u: O: G
- 配置系统时钟到400MHz
, ?; S3 v/ j2 z6 N1 s( F; M - - 切换使用HSE。
; w* l- J1 I7 _* W* ?3 } - - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
{0 r" w/ o ~8 _. R5 I. V n - */1 t* C3 s' b+ E. @+ z- E' `6 ~
- SystemClock_Config();* J6 l3 z) `) ^! t
- 1 s3 S4 y7 u' P' D+ Z2 E2 d" q7 Y# O
- /*
4 B0 T, e8 H6 g2 |# S - Event Recorder:' e7 _+ U# \+ h; d# R; N! b
- - 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。
+ H0 k7 A3 ]( A. I- V - - 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
1 Z( ~' E2 E: o" A - */
, l3 D" Z1 U8 F; h& q' E - #if Enable_EventRecorder == 1
% o! L4 J* J- a8 g1 X$ S4 N - /* 初始化EventRecorder并开启 */
& D0 _- q6 Z9 {0 c" g% L1 @ - EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
" |/ s% q7 b$ \0 s" B - EventRecorderStart();& O) |3 y/ N X9 b! Q
- #endif
! e/ T, P4 x5 B4 D- e" g - 1 `3 k1 Q B5 |1 V* O/ {
- 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 */& w( L. F; H6 f5 W% k0 |- t7 Q
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
( z T8 w9 v. b9 Z5 d) j/ l - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
: S( Z* J; b- F- V; \/ m4 w - bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ & ?9 I$ j9 p' U* a/ ?+ a/ t
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
- K. {- _0 C+ k - }
复制代码 : t( H- ?7 W1 n# t
MPU配置和Cache配置:
3 t8 d* V8 }1 |" ^, h2 O8 O7 v: L, L4 i. u6 q
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。
- d- d h# e% K/ V9 }1 y5 \( q# a6 \8 X' A, l. I) N4 i
- /*8 o# `2 k) @+ x5 T
- *********************************************************************************************************
1 w% C2 d" y$ N& f& Z - * 函 数 名: MPU_Config
- u6 t& S' [. k# h$ q7 v - * 功能说明: 配置MPU. @* n# v5 y9 y
- * 形 参: 无4 ]. O) U L% U+ L
- * 返 回 值: 无
5 {5 r0 g2 K3 ?" u - *********************************************************************************************************
9 R) f4 Y% h( P) V& m$ w, U: E - */
$ d5 {4 O/ S4 W9 x3 p1 i( _- v( A" N - static void MPU_Config( void )7 z7 n& d3 B) s: O4 W6 j; q9 p% c
- {, d/ M B. s. K" K
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;/ X& ^) w* l0 W+ O7 Q
- + ^6 T/ A& |% U( f; M8 M' L# C
- /* 禁止 MPU */
" @2 O3 C$ A/ m% e - HAL_MPU_Disable();
% H- K& j! P1 ~) c - $ e1 ^% X. m" {7 N( g$ ~8 v" j
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate *// \! W% j; m+ T) v7 I
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
8 o: X, U4 S9 W. p: ^' A/ Y - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
t# U* i' U& o* }+ N! Y" ? - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;+ h" G% {' d$ B, D3 P
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;6 o! {' h1 `0 f% H3 W/ ~1 o
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
" j1 t- _4 s2 o' h - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;; B5 o* B& R7 B6 |8 {0 y
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;6 I L2 r1 x& s- T) T% U
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
- }+ L! v3 C& J) L - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;: d7 X3 k& f3 K8 K! H+ M! \: C- b
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;9 l C: e* R$ w% R1 r
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
* E( _% d; b" @) x) F1 _ - * V4 {/ g6 r9 S0 }) w, G
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);6 R" w9 R- a) w; B! S" R- o
- : G& d4 v9 j+ s% w
- " D: _- ]' u( W) _) w: h/ h7 @( i
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
- O$ n- T6 t8 F2 |$ F - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
: K1 Z6 x& H# H7 N; _ - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
4 @% D- e& B, m" a - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
% U) J' X X( \' f# X3 B - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;1 I G8 k& @* @, @
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;' U9 v9 f7 G' s O, c' p! p! d
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; ' W9 i) @# x- I
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
8 E8 t7 }& L8 x1 o9 k1 z - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;# U8 }) F5 K* G
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
?, Y6 m/ H5 n4 G6 g$ c( H - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;2 t0 C' D* R/ a
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
$ I0 L9 Q% _+ }. k a) k - ' d1 P4 r- u) k* [6 E
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
5 l/ h D, u/ D+ j7 Z' c' s - ; E& p' w. Q; U4 X! H' A/ o
- /*使能 MPU */+ \' a! X" n7 c; d/ ^+ Z
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
. c0 `: D8 p1 Q& X- K' ~' Z5 \ - }' }2 u: Y ~: {6 |+ F# X3 w% o
- 9 M6 W9 ]0 ]! U: q+ a
- /*" k9 p; Q% b2 Q- |! y
- *********************************************************************************************************
. A8 S$ ^0 J8 T4 _) i% Z - * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable( ^/ v% [# Y9 M
- * 功能说明: 使能L1 Cache
1 a M1 s) T' U, e - * 形 参: 无
1 @$ M* f+ }* O7 A, e - * 返 回 值: 无# s5 i. ~: {0 J& A& a! W2 l' P! W
- *********************************************************************************************************- ]. X) r# s8 Y" K9 J3 `
- */! c/ G+ M3 a! | w5 W
- static void CPU_CACHE_Enable(void)$ A; q! ~# J! s: x5 _$ ?5 D+ G
- {6 Y# a$ g! y P: E# @. y0 c
- /* 使能 I-Cache */8 i$ V9 }" C4 V' _
- SCB_EnableICache();
1 u) T9 e# [# P
- b V R3 q5 N$ O- /* 使能 D-Cache */
0 q8 [- [5 k6 ?. r, {# @) | - SCB_EnableDCache();* m6 ~9 d; d# n' |# l
- }
复制代码
5 ^4 F7 p% H2 Z' Y$ x K! d, X# d 主功能:
# h1 x5 M& q9 ^% ]2 c9 w+ m
: Q; w& V* U! \4 v& |! W主程序实现如下操作:7 K! m" M) @* e l a) B
4 i+ X m: F6 p. S8 u, s 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。) d9 c+ y& ]% @/ u; e
按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。7 h' `+ X/ c5 F+ Q+ f
- /*
m6 V- M& k' H - *********************************************************************************************************
# v3 K, F5 x" p9 q3 c4 a - * 函 数 名: main/ |) j E# [. w) A- e6 @/ |
- * 功能说明: c程序入口
! Q# @9 U5 s, C; J! ]' i2 S - * 形 参: 无6 B5 g0 [8 c, e! Y! g! h
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)' z3 v" f" | m8 G) f
- *********************************************************************************************************: E; Q- T6 |: f0 r
- */0 F F+ T. E T% p8 n' T
- int main(void)
+ F w8 J2 y3 U8 d( K; I; V - {# O9 c. `, U. ?+ N/ w! D" s
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
( g* o* t7 C9 z* q# H - uint16_t i;
$ t8 h8 {/ G K) X t& D - ; X( C4 F2 B5 l( A5 I% @, f( ~* Y
- 8 `( k$ T# m2 T5 I! j* x Q: G5 [1 v
- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */( V9 {( T, t4 p" V' L& b( h2 f
- PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
1 e% n$ ?5 n' `7 f- w - ( c1 d( m$ ^" o$ \, X4 N2 E
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
& K0 \; a5 c/ e* o. t. Q* ~/ l
2 Q; K8 ~. a+ D! y7 J9 u6 g9 @- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
- T* m" h5 l% Q# j1 v; R - {
- l0 [9 [" L. v# m - /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */0 u* s) ?6 ~+ V8 A- J; T1 R% o# U' ]
- testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) +
/ z9 k: `+ h+ v. b1 t' Y& N" U( R% m - arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
7 K% P# V5 L* k - }
# F+ Z1 @ F! f+ V* J - ) r$ [! x" C1 p5 F
- , C- X+ [" y7 D7 g/ g2 Y! _ X
- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
' U) g2 A+ f4 Y3 s
0 e% v n3 \) @3 H- /* 进入主程序循环体 */
z% _# M; K$ ~8 g - while (1)* |* u8 v. i& n9 _$ [/ m4 l) Y/ a
- {! O+ J" j# N. n% {" u+ b
- 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 */( r( i v0 L3 F5 b; G
: B" G: \9 c1 @, f, y- 2 C) m" A( v6 O" h! {4 R
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */
, E4 D3 I/ w/ }5 A3 z - {+ n* o# D& K' J' ^
- /* 每隔100ms 进来一次 */
0 a" A5 w0 E% U8 w9 b" w+ A5 n2 R - bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */( G `4 a4 k f6 O% @- {
- }
- s; ]5 C. N) n7 V# K+ w
3 w, ?* U; e+ U/ X* ?- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */8 a& S! z- Z4 \& [
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)4 }* Q. I" ^( Q7 m- ~
- {5 D2 q3 q, L7 F! N
- switch (ucKeyCode)
# \/ e2 D% r7 |, | - {
: p% @9 ?$ _' W - case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
* G, x. ?8 ?: q" s) X4 k7 A - arm_fir_f32_bs();$ w) \, e1 z& Y" G1 Y. E: P
- break;
' {8 @4 n$ p3 `/ n% h j3 L
- C! a1 d6 c/ a$ ~1 k7 N, |7 P
$ C- D, D( u! x% e) X0 e3 V- default:
1 G5 V, Y! u" }: x C# O; `9 J7 f+ r - /* 其它的键值不处理 */
2 k1 x7 u h; H2 l! b - break;
3 r* m1 y! Y4 D, a3 \ - }! _, ?6 V# D/ E% q
- }8 q" F7 Z1 j% H' s; ^' E9 r: Z, S6 e
8 F- s2 j( Y1 h- }3 |# ^' @& f4 ]8 W
- }</span></span>
复制代码 , ^# g0 a/ {8 [7 t& P
40.8 总结7 A3 E; w& X S5 Z0 G1 Y5 f" N
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。$ `8 d/ `, e; \& h" Z: X8 d
% E$ T# S+ B! C; |% K' z
1 F' |! C6 I% x5 D- f" w6 K
9 p t9 ^( A1 y. x2 ?4 q% l |