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【经验分享】STM32F3/F4基于DSP的FIR滤波器应用

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STMCU小助手 发布时间:2021-12-5 11:00
网上看了一些资料,有点乱和杂,这里记录一下过程。
2 [2 s; \7 V" a/ H3 E( I2 ~8 u/ P( f
1、首先勾选DSP,选择Library或者Source都可以。8 f1 e3 s9 D! B+ l3 V9 X- J
20210420220403601.png

5 }6 y/ c6 P; f5 M6 ?9 E5 V6 x8 ]5 e+ e/ C8 F( ]
2、增加预定义" ]( |9 X0 r. \/ x( V; s( I
  1. ARM_MATH_CM4,__CC_ARM,ARM_MATH_MATRIX_CHECK,ARM_MATH_ROUNDING
复制代码

4 ], `% I; c1 t1 Q0 q
20210420220759688.png

. l% t5 m$ d+ p2 Z0 [* y- Z
4 V8 f; E) v7 V( F3. 增加包含头文件目录( }9 h+ k/ i: C' r6 N8 l
6 B; L9 e3 {8 e
20210420221008309.png
6 P2 k# M; D  M5 j3 [" D* d8 g
6 U$ U8 r& o% z6 i/ O# }
4. 打开Matlab,输入fdatool命令,进行FIR滤波器设计
7 z+ E) a1 G, D0 [. _具体设计选哪种滤波器,多少阶,采样率,截止频率完全根据自己的要求设计,完成后点Generate C header 来输出滤波器参数。
$ R8 g3 `4 R" y8 t0 O8 G$ A6 D! T  @. u. F9 a' V
20210420221355450.png
9 k: }- d. ?. N

6 y9 S9 z* J# t. o& P- |: ]5. STM32 代码
  M: x$ \9 N/ s. ^; R, V9 V(这些只是大概的结构,具体的FIR滤波器源头数据testInput的得来当然要自己按照自己的应用来写,其中用到的33个参数就来自于上面生成的头文件中)
: x/ {# B- V6 e$ q! L$ @1 I7 k) Q8 Z* x' E, C; @
  1. #include "arm_math.h"- k( o' Y. ?) }' a6 F; p( t! b
  2. #define TEST_LENGTH_SAMPLES   1000
    ( `9 A# y4 u2 S# [9 M: D
  3. #define BLOCK_SIZE            1000 ?( m' r: {: M+ x7 d# \
  4. #define NUM_TAPS              336 W, Z0 h, U( h( k9 K* v  R* E

  5. ! r0 u% z, v' J; [: d! F" C$ w
  6. uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;
    ; V) A; H% f# ^' O
  7. uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE;
    0 k. `+ l# H- s
  8. ) m* z; R1 }  v+ q
  9. float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES];$ \9 ^1 ~0 u& m6 s0 L* ^, f
  10. float32_t testInput[TEST_LENGTH_SAMPLES];
    / m. |4 T( V% d; S9 v+ a9 }
  11. float32_t firStateF32[BLOCK_SIZE + NUM_TAPS - 1];
    * e; ]# L: U6 a8 S; B. L
  12. 1 j3 P  E6 i, q
  13. const float32_t firCoeffs32[NUM_TAPS] = {) v0 x0 q! B1 x6 j
  14.    0.004545294214, 0.005060049705, 0.006566246971, 0.009012510069,   0.0123100793,) O) _7 d: U* ]7 Q
  15.     0.01633617282,  0.02093872614,  0.02594230697,  0.03115498833,  0.03637590259,( l) B6 T) }: Y7 ^
  16.     0.04140317068,  0.04604187235,  0.05011179298,  0.05345456675,  0.05593996495,
    4 g4 O7 S7 l# W: L
  17.     0.05747107789,  0.05798817798,  0.05747107789,  0.05593996495,  0.05345456675," U7 D0 t5 X2 F7 s. e- \. ~5 W
  18.     0.05011179298,  0.04604187235,  0.04140317068,  0.03637590259,  0.03115498833,: g2 t9 O* w& o! _5 ]7 ]- k* F$ J
  19.     0.02594230697,  0.02093872614,  0.01633617282,   0.0123100793, 0.009012510069,' G7 h2 i- g! j% I
  20.    0.006566246971, 0.005060049705, 0.0045452942143 V% x5 s1 x. U3 t$ q# S0 R3 F
  21. };; r5 z" e  L7 }
  22. arm_fir_instance_f32 S;6 \# J  x- S; \7 E) [4 o7 ~
  23. float32_t  *inputF32, *outputF32;
    . j8 e3 Z  x1 F- J& P

  24. 3 A# M2 y/ @4 F6 m6 C( ]  r
  25. main()" X0 q- w  S9 {: n6 @. E- ?
  26. {
    ' b/ G" R9 Y! h, C& Z6 X
  27.         inputF32 = &testInput[0];
    7 d4 J* [* g, F/ R! N! [* s
  28.          outputF32 = &testOutput[0];
    & u6 e2 \4 A9 N/ @* m" _5 Q7 G
  29.           arm_fir_init_f32(&S, NUM_TAPS, (float32_t *)&firCoeffs32[0], &firStateF32[0], blockSize);; n' y! D& s) e7 z: |. I  c& m
  30.         while(1)3 F, j) u2 ]! U& @
  31.         {
    8 z6 M' ^2 z" v+ p8 f. l
  32.                 for(int i=0; i < numBlocks; i++)5 F% w# f' h5 W/ ?) A1 @3 R
  33.                 {  P4 G+ T2 }! D1 |( ^0 f* Y
  34.                         arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize), outputF32 + (i * blockSize), blockSize);8 D' L! ~* H: O4 z1 H- X
  35.                 }
    " O3 e$ t9 |* T0 q& [1 c" h! ]! T
  36.         }
    1 M* c- O. O* \+ P) p0 b! g" d
  37. }
复制代码

. }: C3 [& R7 [' o7 E6、滤波效果示例(FIR,32阶,1khz, 低通)
- @$ V+ k3 [: X3 l橙色线FIR滤波器的输入,灰色是FIR滤波器输出,都是真实的DAC->ADC输入(橙色),FIR输出(灰色),不是模拟测试,可以看出效果十分明显。
; f4 E$ a9 ]3 P2 Z6 J) {" \: C6 P* Q
# f! X1 A- y: g* S7 R6 ~
20210420222125386.png
6 A  o3 X) i( i6 e( \% ]

) a6 b: U8 S$ u4 C4 F. `9 f  [2 L3 P4 U6 A6 p+ z
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