40.1 初学者重要提示
: Z) M( }8 Z( \# @) G4 a1、 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:% i5 O7 }+ e% f6 g7 a2 M* O+ R2 J
3 V& T( t9 y- f) u
所有数据是在同一个采样率下依次采集的数据。
/ j8 I g$ ]7 ]9 y 每次过滤数据个数一旦固定下来,运行中不可再修改。
. {* I3 @9 b$ \) H# V2、 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。% K; M# [7 x7 M
h$ ^) [4 f: C6 |! S) V
40.2 带阻滤波器介绍
3 D1 v G$ T# z" K0 ^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。1 ]* v- j5 N3 i4 V( ~! ~- ?
' b! A& p& S9 i
* E* l% o, O( I" J( \) p/ N3 ]& @
/ F- [. a4 S% t40.3 FIR滤波器介绍. E4 F. ^: J' L# \# N
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。6 _1 M$ d4 \- N9 V( O8 |) ?+ w
. N6 \$ \' N2 W8 D$ c! ^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:: j4 ~) d: \6 B$ Q1 t @. t
& b: N( w6 k6 u3 N! j2 K6 J( z% S4 w
y[n] = b[0] * x[n] + b[1] * x[n-1] + b[2] * x[n-2] + ...+ b[numTaps-1] * x[n-numTaps+1]
) e/ _0 e3 h6 z* o; c. j, X
2 {; L/ N( j4 p结构图如下:
$ l" S6 @! Y$ a& n$ x: E' ^* i2 b: g* S8 I8 A' z
5 |1 T# g7 H9 b- V
1 m6 K( v' [2 O# H- C- {
: L& t) G% S! q$ Q$ d, ]9 i1 E
& X% A( p2 x7 |0 D g) h- W
这种网络结构就是在35.2.1小节所讲的直接型结构。
9 ^$ _% @$ M6 @: q" I* c5 t, ~8 z- j, a$ C: j- r
40.4 Matlab工具箱filterDesinger生成带阻滤波器C头文件+ z* `8 \! {: F; C* F9 U, Q
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:
1 I$ n* O7 }# h3 Z# x$ G
; K: E' z3 ~3 u) c, j& n! j# n: t* l8 Y0 Y, d
% k! }2 h/ Y8 i4 K j* V$ o& u& G# r' RfilterDesigner界面打开效果如下:* q' O/ y* O8 W1 K8 p
* R4 E2 y2 {% S2 Z! L- }2 A$ H& s% g6 b, t! A
. O. r- g$ c2 Q" y0 @( |
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:" u! L; t& b0 Y: d ?
1 c$ C/ m( d* g+ q6 T1 B
2 b% l& R' n$ `$ k# q. w' q( v0 N9 P, ]: p8 T& T [4 a' d
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:
0 F+ S0 v( I3 i! n* s* o7 k5 G
; D% _0 V- B, R& ]* `
1 ]- R. Q u" ?" T, P% w5 T
+ X7 t C& }; [; H# K# s然后点击Generate,生成如下界面:
. z$ ^0 _) q- ^: A! S3 [
1 G; Z( n( d# T- g( _7 N5 T( {: z" v. B6 E; K9 V- Z/ ?
$ I. f! i p* |. K' e! u再点击保存,并打开fdatool.h文件,可以看到生成的系数:; a% Z( y* F. C/ D9 {
2 Z4 H3 X2 {) Q# a- /*" Y, f$ C3 t" z4 e7 e9 f% P
- * Filter Coefficients (C Source) generated by the Filter Design and Analysis Tool2 ~! z+ d3 E7 i/ V
- * Generated by MATLAB(R) 9.4 and Signal Processing Toolbox 8.0.
* F: y" H7 z8 e& V$ p - * Generated on: 20-Jul-2021 12:19:30
( ~$ G1 `, J0 \' k# J: o - */6 [# z0 q1 ~: U8 A
- , d' E: }4 _& I M; P. u: G
- /*
, q( b1 }6 i% H; e) o: S& d - * Discrete-Time FIR Filter (real)
# i0 |- d1 J7 V2 o - * -------------------------------
, `9 ^ C) U. Z' J! t7 @ - * Filter Structure : Direct-Form FIR8 c! N+ P4 j p8 U) r4 _6 ?, l- v9 X
- * Filter Length : 510 ] e2 V" d' b( K
- * Stable : Yes2 m* D& j) W$ c* E
- * Linear Phase : Yes (Type 1)
+ a9 ^# F- g/ w1 u7 M! o - */
( N" ~. i0 ~' u4 q2 Q$ d- [. M' Z - ! k% W1 L6 w: b5 u
- /* General type conversion for MATLAB generated C-code */3 e% h2 @1 R4 k- h# L
- #include "tmwtypes.h"5 B* y8 _+ ?( j+ d
- /* 8 W1 N; d Z+ ?% q; N
- * Expected path to tmwtypes.h
, d6 t6 t7 S* l6 _ h. g - * D:\Program Files\MATLAB\R2018a\extern\include\tmwtypes.h 4 B* r' D% n6 j4 g. N6 |
- */4 v; k0 M- b' y/ L) F
- /*
& h. z" k9 |% J1 z - * Warning - Filter coefficients were truncated to fit specified data type.
4 \6 E6 d5 `$ [: Y6 y - * The resulting response may not match generated theoretical response.
1 ~" {/ ?9 Z% C- _) @" T - * Use the Filter Design & Analysis Tool to design accurate
- A3 h5 h3 g1 F! N - * single-precision filter coefficients.
% M) [- d3 x1 V' F, y - */( q+ z, }0 o) e7 E
- const int BL = 51;
" H, s$ f# }+ l* ^# B+ f - const real32_T B[51] = {" E/ { O& O, h# S0 n
- -0.0009190982091, -0.00271769613,-0.002486952813, 0.003661438357, 0.0136509249,
! B0 @/ j# G& _$ q" Q - 0.01735116541, 0.00766530633,-0.006554719061,-0.007696784101, 0.006105459295,
0 _9 i$ t6 I6 z9 |* l6 G/ e! W - 0.01387391612,0.0003508617228, -0.01690892503,-0.008905642666, 0.01744112931,* ~3 G& }0 U1 c
- 0.02074504457, -0.0122964941, -0.03424086422,-0.001034529647, 0.04779030383,
) v( c4 k: h( J- G% Y" U - 0.02736303769, -0.05937951803, -0.08230702579, 0.06718690693, 0.3100151718,
0 x% ^1 L3 h: C" K& d - 0.4300478697, 0.3100151718, 0.06718690693, -0.08230702579, -0.05937951803,4 s. M) i4 |( ~/ Z. v5 m2 B; v* F
- 0.02736303769, 0.04779030383,-0.001034529647, -0.03424086422, -0.0122964941,
! S5 p2 P f8 m Y& U1 ~ - 0.02074504457, 0.01744112931,-0.008905642666, -0.01690892503,0.0003508617228,
3 p* H7 v- W, J - 0.01387391612, 0.006105459295,-0.007696784101,-0.006554719061, 0.00766530633,
' }, Y3 F% B, E2 }9 |* K# I - 0.01735116541, 0.0136509249, 0.003661438357,-0.002486952813, -0.00271769613,. p+ Z; Q/ N- B8 s5 W/ J+ }" K
- -0.0009190982091
E" {+ Q5 F% S5 H0 Y$ H - };
复制代码
& d5 P8 ?- r8 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。; P1 O7 D& b% d- U% U/ r( Z
6 m x! V& ?. d9 j
1 Z1 z# t( E+ u+ o. Z% y( L& X9 Z
2 e, j# P( j- L; F8 o
, K! K$ ?; Y* y) ^# l. [6 M4 M
$ u0 c/ L" G# o6 ?+ Y40.5 FIR带通滤波器设计/ |0 e; g8 B! t
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
9 r( x' w# u" c$ p
* I( O! F. R1 E. r% L8 B- o; q滤波器。
6 Z9 S/ V: {0 r; |
* x$ q, l8 P( {6 M9 M2 O40.5.1 函数arm_fir_init_f32
+ y6 V0 h+ ]0 ~! H: ^ w* ]+ }函数原型:
1 s. @& b, V5 Z5 t. j/ D
9 O/ A7 I- h& ?* D( `4 J. ^! f, s- void arm_fir_init_f32(! R% a6 s3 n J
- arm_fir_instance_f32 * S,
7 E, h" h$ ]8 g* o! M4 [ V- } - uint16_t numTaps," ]8 k" z; L+ [/ s' r6 U7 L
- const float32_t * pCoeffs,
; d' y- K% t5 [- g - float32_t * pState,* Q. ]: e4 M: @7 i* a% ?, m+ Q
- uint32_t blockSize);
复制代码
& @: w9 F5 C3 f) U: @函数描述:
( |5 r9 e3 G# Y9 v
`. w' Q& c1 b1 h5 ~$ `这个函数用于FIR初始化。
) y- p' Q5 Y- \$ u' U6 [( I
! K" e) w) G, R. C函数参数:
5 w5 A8 X; [( j1 B( r& h/ r1 _+ B) ?) v9 U; D+ n) J2 m$ P
第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。$ M5 Q9 R* g3 G( \ ]* I; g
第2个参数是滤波器系数的个数。
# ^- R, p. H# Z9 V) o2 q" c 第3个参数是滤波器系数地址。# }. u1 t% N6 A0 H9 C- t1 Z
第4个参数是缓冲状态地址。
2 f* U! H% T% ?8 Q6 [ 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。 C: Z( W7 v1 N$ n* @" e8 |6 l
注意事项:8 q: Y3 a$ w) r# k) p3 W: P' f
* ^, e5 v) N, D) m! A7 f: ~
结构体arm_fir_instance_f32的定义如下(在文件arm_math.h文件):. ]" y- H& ^" x- _
2 p$ G7 p9 `. m8 H; U- typedef struct
; y/ c# |2 F5 |, j% Y+ [! _* `3 L - {4 x; d2 B2 p2 p2 v: l
- uint16_t numTaps; /**< number of filter coefficients in the filter. */
7 t" X# D' S3 Q9 _: z - float32_t *pState; /**< points to the state variable array. The array is of length */
! K5 c9 ^4 y- U- s! h3 T - numTaps+blockSize-1. ( V! |! H( `% h# B" x5 _ b. u
- float32_t *pCoeffs; /**< points to the coefficient array. The array is of length numTaps. */
& J7 t5 G* K! t R. l( A P( h - } arm_fir_instance_f32;
复制代码
! n& P1 ^+ q6 n }1 N$ \, F1、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: t+ x+ _2 ]5 Q- i' z1 x
" T5 ^( ~$ k" F. I5 }- l
{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[N-2], ..., b[1], b[0]} " U" ~6 A( n' n2 Z% B
& t: h1 z, S ^7 c4 ~4 _3 i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。
0 q$ n' D7 g& c' _$ o0 N, i
! Z5 I! K8 k0 s2 P6 K2、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。5 F( l; ^1 Q2 I- c& [4 i/ D
7 J' k* d9 G. U, x" Y- L0 u
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。. j8 M- j7 d- o2 b8 [/ C
6 X Y; t5 q( X40.5.2 函数arm_fir_f32
( g' |5 y, m5 G" I+ y4 G函数原型:: j. K4 b+ l1 Y$ J5 \ h! ^
( u2 Q: X4 h2 s. J1 F
- void arm_fir_f32(
, v1 w4 ]% X8 R2 Q. {& J7 S& k r - const arm_fir_instance_f32 * S,# ]% d/ a, A2 i. N' u. {! C; T
- const float32_t * pSrc,4 F3 F6 R" F- z- W8 y$ [+ B
- float32_t * pDst," E0 R( c- K( t
- uint32_t blockSize)
复制代码
8 _9 h$ }2 s; M函数描述:( d) Y3 c- K+ N) X0 v$ K: A0 \
3 r9 G7 F( \9 w& a
这个函数用于FIR滤波。
: b8 x s: y, c! @, l" f( p0 f: w% e: O" T) t0 X3 U
函数参数:# R3 V$ \' @4 ~, B; Y( q. O
T. Y, b" k6 Z4 b
第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。' l+ z# }& d+ E, ^# h7 y6 }0 X
第2个参数是源数据地址。& ^. q6 d2 a% H$ {6 O2 n% r
第3个参数是滤波后的数据地址。3 ]+ @0 E7 z0 n! o4 d
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。8 L/ b& G- E" x
" a3 V7 J I" [40.5.3 filterDesigner获取低通滤波器系数& F+ j/ T @; G+ E' S# v
设计一个如下的例子:0 `( }3 _% i3 s5 ]
9 @. K+ t1 `; M
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:
, V: @) |+ v0 F# i: \8 s9 t N0 d- f& L3 Y( } B
: }$ \ O1 R2 i' L) a G
1 E! A7 E7 f# S" P
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。
5 l7 ]4 ]5 n3 `
: s+ v4 X" S4 K2 O' a40.5.4 带阻滤波器实现- G. P7 v6 {/ U# b! p( A
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。
: P+ G5 o1 ~9 n* Y |9 z" T
& j5 Y& {) V4 M- #define TEST_LENGTH_SAMPLES 1024 /* 采样点数 */
; W0 |9 C: A' Z4 z/ [9 O9 i - #define BLOCK_SIZE 1 /* 调用一次arm_fir_f32处理的采样点个数 */: b- q; V1 u( F4 M
- #define NUM_TAPS 29 /* 滤波器系数个数 */
9 X* l' t: S. i9 p5 [0 l4 C1 @
9 \# I6 d( b5 P* B. r- v* ?- uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;
& {% p; u5 C! |9 Q/ R( Q - uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE; /* 需要调用arm_fir_f32的次数 */
/ f) S0 e _1 y, C9 b& B1 P, H - - W0 o* A! @6 W* j- X/ Z; I: ^
- static float32_t testInput_f32_50Hz_200Hz[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 采样点 */
; `2 H* j/ r1 [& d/ v$ Q - static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 滤波后的输出 */4 j5 D% t2 a1 R1 z: M6 n4 l1 M
- static float32_t firStateF32[BLOCK_SIZE + NUM_TAPS - 1]; /* 状态缓存,大小numTaps + blockSize - 1*/6 Y& M6 v0 s4 \; Z5 Q
( n( @2 f* Y9 Y' f- c- d- 0 Q: D8 h7 `3 I( u& c7 Z
- /* 低通滤波器系数 通过fadtool获取*/% h [* Q' Q2 T
- const float32_t firCoeffs32LP[NUM_TAPS] = {- l( o+ q( P+ g% t X; w
- -0.001822523074f, -0.001587929321f, 1.226008847e-18f, 0.003697750857f, 0.008075430058f,
! ^ ?: K. K* y1 p S3 w8 V - 0.008530221879f, -4.273456581e-18f, -0.01739769801f, -0.03414586186f, -0.03335915506f,5 |: U$ g2 Q/ z5 U. N- `
- 8.073562366e-18f, 0.06763084233f, 0.1522061825f, 0.2229246944f, 0.2504960895f,! S% G2 @- F* M) e0 n8 Y
- 0.2229246944f, 0.1522061825f, 0.06763084233f, 8.073562366e-18f, -0.03335915506f,% A0 W# I& T: k. O/ z* v! u
- -0.03414586186f, -0.01739769801f, -4.273456581e-18f, 0.008530221879f, 0.008075430058f,& I4 B1 N8 |$ I: M, L4 A
- 0.003697750857f, 1.226008847e-18f, -0.001587929321f, -0.001822523074f
S; q* @$ X2 d% i- }2 z6 |' T - };& ^" v* R- D3 N
3 o9 Z2 K# U, `- $ v( t$ n4 D+ e4 E
- /*
; B. ^# |- J& p1 f - *********************************************************************************************************
. K) P2 c3 I5 y( S3 f- v - * 函 数 名: arm_fir_f32_lp
3 o# t7 f$ t% C# m1 x1 Z& h1 \# | - * 功能说明: 调用函数arm_fir_f32_lp实现低通滤波器
3 E9 X q* e5 I" L2 `- o) x - * 形 参:无
4 R& ^* K: V" _) r - * 返 回 值: 无" W/ \# r& ~$ L2 a% b7 Z4 O
- *********************************************************************************************************# B7 S, z0 @) M7 ?6 F4 b
- */) a9 E! q, Z& o! I
- static void arm_fir_f32_lp(void)! w4 Y" J+ T- ^- {
- {
. M* N; S+ A! w/ F2 m! T l5 |1 g - uint32_t i;
9 v8 ^) _+ ?2 D - arm_fir_instance_f32 S;4 I! O% S, U1 _7 {
- float32_t *inputF32, *outputF32;5 `- e3 ^2 _* k4 e8 Y& w7 G
6 k+ c: E8 l8 X X) i- /* 初始化输入输出缓存指针 */" w5 h1 ^$ w: F2 y( {3 R" W
- inputF32 = &testInput_f32_50Hz_200Hz[0];
) M5 i- E2 n, T - outputF32 = &testOutput[0];
0 Z' X8 }) r9 f- O - Y% i: ?" t* x4 g7 n h. Q
- /* 初始化结构体S */
( Y6 |* D: B- [; s3 k4 w% ]* q - arm_fir_init_f32(&S, D n- n( `: Z' T! E( n. r
- NUM_TAPS,
3 U; s3 t' l0 A) m, T0 a! i - (float32_t *)&firCoeffs32LP[0],
3 ^2 e {" t0 \4 f8 _; i4 G4 w8 z - &firStateF32[0], & ^0 [& N) E, C% m- r% e
- blockSize);
) U- l) z/ b5 J2 g) a7 O! { - 5 S- s! Z4 z' o+ n \: }2 u. g
- /* 实现FIR滤波,这里每次处理1个点 */
% \ O; S+ o, q% W8 e0 [! h: t - for(i=0; i < numBlocks; i++)- _3 |' g& S, i% |! R* k) d- b
- {' q. E3 H" ?3 `( S
- arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize), outputF32 + (i * blockSize), blockSize); f% P( t+ s! I9 _/ ]/ K% j
- } O' A; q4 ^1 ~
' h4 _" ?2 b* H- 1 I% X9 B: Y" l! v% n- N
- /* 打印滤波后结果 */5 C" h. ?. F4 {5 X4 E" \8 q7 \+ G5 O
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
# `. w& j' ^+ ^- a% g7 B - {. Z2 j6 ^9 _) z! N7 A; ^& }
- printf("%f, %f\r\n", testOutput, inputF32);
' Q2 V2 {6 Z& ?4 ? - }
; S* q$ l" J |8 b
4 k" {9 f; p' b! S8 m- }
复制代码 8 r3 N' k2 G. T+ e" x' n
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。
6 ~" h0 d# ~: y! ]% f. p* F
. z6 Z, Y$ _! C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:
) Z' w8 u0 L' w7 p8 H5 m" O* k9 T+ ~+ T
- %****************************************************************************************; Y+ G6 ]4 R3 t v
- % FIR带阻滤波器设计4 R& K% ^& i9 _% Y
- %*************************************************************************************** k9 i+ m% N6 {6 h1 |5 @
- fs=1000; %设置采样频率 1K0 Q7 I, r5 F' [% J6 A1 H
- N=1024; %采样点数
H; p" W4 Z+ u+ E+ I1 c - n=0:N-1;
+ `% A& P3 ^; I2 V2 R% ^! `! Z - t=n/fs; %时间序列
. [* V9 X* |/ p2 f3 x - f=n*fs/N; %频率序列, ^/ h$ o& _5 g; `6 ]- W. H" Q$ H
- ' Q% C: J3 {. {7 `$ t) w9 ^
- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合 ' g# |: k4 T" K
- 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。! ?" A" u2 y: _
- y=filter(b, 1, x); %获得滤波后的波形7 \$ t' ^, V. L6 F' A0 \
- subplot(211);
, N6 |" k1 s7 I - plot(t, y);, _" X" ]+ u9 z
- title('Matlab FIR滤波后的实际波形');3 G9 h `4 C2 k3 W3 z1 H
- grid on;$ V" F, Y. S' g% A2 p' r n* W; D, v
' y5 G. C9 b7 \' z2 M9 e( S- subplot(212);
; B+ Z" J0 @* B' \8 A. q3 G1 g) L, j - plot(t, sampledata); %绘制ARM官方库滤波后的波形。9 N8 ^' X F8 N" l" C0 \' E
- title('ARM官方库滤波后的实际波形');' t7 n4 a1 |7 p( s. s' }, ^1 M& i
- grid on;
复制代码 ! Y* t7 Z) K, h6 Y
Matlab运行结果如下:) Y/ H' g2 Q5 `/ W; y5 k
$ K+ n4 g, R! d0 B4 N- T
. ^' y0 s) }# `( X. W5 t& I2 O# {# R
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:! o: c' B2 K8 F' G: Y* _! J
$ K+ t& J" l/ G
- %****************************************************************************************( H- }" `! D5 p: u3 i% w4 r% z( I
- % FIR带阻滤波器设计5 P( [0 A6 ?( h6 O2 B) L! a* u
- %***************************************************************************************& d* Q! {& d% V/ T$ X E
- fs=1000; %设置采样频率 1K2 @# Y8 L+ T' j4 q
- N=1024; %采样点数
; \1 Q5 z0 \8 e* ?3 Q - n=0:N-1;# [0 }% Z% m6 y' j' z
- t=n/fs; %时间序列! k( B- g# X3 G) g7 q% b+ T1 n4 f
- f=n*fs/N; %频率序列
% ^( ^' O! s% K# v) a/ e9 L4 H6 U - : }3 U7 [5 i7 B% {$ o/ t9 j- T
- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合
* {- }' v; P4 K3 ?$ M4 ?- K5 F2 p - subplot(221);+ y6 P# ^( }# Q, I* @
- plot(t, x); %绘制信号x的波形 ( X# X% \$ E9 }& O$ N2 ?1 A
- xlabel('时间');) G8 Z, `( H6 \
- ylabel('幅值');
" W. H, c" [9 |( m0 r - title('原始信号');
' O# e V$ j4 X9 H9 q" T - grid on;
& ^4 I+ n0 S c
/ |6 ~, ^3 x% z- E- subplot(222);
8 v/ P/ U" J ~7 U2 }7 v - y=fft(x, N); %对信号x做FFT
0 J1 T+ f7 z5 @2 r/ c - plot(f,abs(y));$ c- I5 [' [! m$ C& \% [: G
- xlabel('频率/Hz');
& c8 u3 f8 I) M5 X: m+ M - ylabel('振幅');- j, `: z5 m; T* @3 u6 s0 F
- title('原始信号FFT');$ y' t% W- Z; p% T6 j9 E6 {
- grid on;
% Z9 A( c0 E' d) ~$ D) W* q$ W. D - 9 X( L f5 T4 @" F5 c" ]; L# T3 |
- y3=fft(sampledata, N); %经过FIR滤波器后得到的信号做FFT" j! a- I) u: Y% \4 A& _* n
- subplot(223); 3 o& t9 U# b4 d& j
- plot(f,abs(y3));& h1 f2 T1 g `2 a) J
- xlabel('频率/Hz');
/ A: ?- Y- o: K( @" M - ylabel('振幅');
& X0 o1 H! C/ o) ?! e - title('滤波后信号FFT');
3 e, Y2 c7 f1 ?1 z. {' C2 L- N, p6 r - grid on;
: K& @9 W0 B! n9 B+ c. H1 b
4 P9 x; d/ u# w p" V) g4 h; p- 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。
1 F& a9 `/ j& ^9 ^ - [H,F]=freqz(b,1,160); %通过fir1设计的FIR系统的频率响应9 Z$ H4 H, H! T
- subplot(224);
+ e4 Q* F9 B+ M2 Q8 G& h2 W/ X - plot(F/pi,abs(H)); %绘制幅频响应
5 E2 o0 U3 D& h) h7 v+ a8 M - xlabel('归一化频率');
0 M( k/ B: J% m0 G, g% k - title(['Order=',int2str(28)]);
) I: t1 `) m' i; p" k8 `6 E - grid on;
复制代码
0 y$ b9 m. X( N ]3 @7 ?$ BMatlab显示效果如下:
! }5 D0 S% ]+ X9 Z9 ?; @% ~/ n$ [. w* R& G
3 o2 Z2 C9 h7 u8 S$ b& A/ |
6 g2 {5 N; C1 u% Q" |% j6 r) 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。
# g! \ Y S8 p7 ~4 j
. f6 a, |7 g" Z2 o! ^40.6 实验例程说明(MDK)# o6 X6 F8 ?: A
配套例子:# L- U. z6 ~' [
- j. d8 @6 x/ {( N2 t6 aV7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)1 o% W( q) {) T& L
# |: H" I. Q! V! o3 z
实验目的:
5 _: z# n" M6 t. D% s9 q学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
3 ~/ I. o. i+ k- ?5 T+ T) |3 W) _2 W: L* W
实验内容:
9 v* U8 g4 r5 R0 Q6 D) M' b0 E( m启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
0 \; C. y% p9 ]& h& p/ s# w按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
, p' M% B8 s0 L6 Q Q1 R9 D+ c: a5 x. S1 K
使用AC6注意事项5 j) W/ {2 W* H. H9 h" q9 k
特别注意附件章节C的问题
$ Y: i5 K3 g; p2 G! ]4 F7 C, }
G/ a) T% \7 L( Q7 T上电后串口打印的信息:
9 U# i2 Q" \! d3 C5 {; f! p( K. i& G- w0 Z) }
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
2 Z: b4 Q" }6 ^3 \2 y
! l- M7 f1 j6 Z) O3 b) f+ R- u, V* b& c# i% ^ {/ z
3 c1 ]% V8 p3 { ]7 m1 V/ k) V
RTT方式打印信息:. b5 w! t& _5 `, i3 S3 K' D
" g9 T! I0 e% [% j4 P4 s
7 A3 S8 J/ X4 m3 i/ t! P
! M; b+ u6 [' Y$ O c$ e程序设计:
8 K; P+ t) N1 [6 I2 f" }) @5 F
; a+ n* R5 Y$ C' i: g 系统栈大小分配:
$ K3 U- {: s7 f }) f8 R( f$ I. b1 o) a0 G* D7 x
$ {) P8 v$ s: [
6 x& g+ s1 q3 S, J( D, p
RAM空间用的DTCM:- z. g+ u% C, G! l' r H
9 L# X V, N* t: o
6 P3 [7 {/ s5 G' Z g/ B9 T- u$ ^7 P9 S
硬件外设初始化5 z3 r) @* R0 l6 e
8 u! |" e8 q" r) {* g' y. v
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:. ?7 M' I v% y& x% g9 n
& v! o1 [& w+ j: _
- /*! ~1 P4 B7 y; _7 \. S
- *********************************************************************************************************7 e; o$ Z: e+ m
- * 函 数 名: bsp_Init
: h9 U; I5 e- ` - * 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
3 c- }, r! Z' l g' Q9 s. ~ - * 形 参:无
! w/ l* t. u$ O" x - * 返 回 值: 无
+ W( S, J) C) H" \* c8 m9 N - *********************************************************************************************************9 ^2 T& M9 r3 w& B C3 R, A
- */0 P5 P( u* X6 I3 U
- void bsp_Init(void)
* |3 ~' l: m' { - {
. X: D d- t6 B/ ` - /* 配置MPU */- m# ?3 V- M% C, k
- MPU_Config();4 }5 M5 r+ v. j4 d
- 4 m1 ?# B3 l( `2 N8 N
- /* 使能L1 Cache */( p; ]' H$ K; v) Q
- CPU_CACHE_Enable();7 e1 {% t9 H1 Z b0 D! x
- . v' Z" L# b2 H& q% M. r, ^* c
- /*
. r0 b' {( I3 W9 Y# i# t% g" h: m2 @ - STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
! R$ k# R5 e- \- m% [, K5 U9 y; r - - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
9 ?, p% V/ {. Y( U$ X - - 设置NVIC优先级分组为4。$ m9 u) t, r. W. w' i
- */
+ i' w9 n: ]# m1 J, [ - HAL_Init();- G; v/ s1 @6 d
- - T4 G' D; W6 @8 @ ?
- /* 2 `7 D- R% I$ m3 |
- 配置系统时钟到400MHz* I. `$ a: T1 c ~
- - 切换使用HSE。
9 A4 Y' C$ S6 p; [ - - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。" t; _ \& ]' Q# S9 X
- */
' l3 ^, ~# J' T0 Y& P: [ - SystemClock_Config();
4 Y5 @9 ^ t# ?) ^2 i. @ - 7 \8 Z, p2 i1 ~: z/ J9 }
- /* 4 i: B/ ]8 w1 C2 f
- Event Recorder:
" x! p& w8 U! T3 c - - 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。' k0 I- o5 w. o8 T
- - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第8章; s3 ^2 v c9 q" h1 i, K8 G
- */
. y! m: G( N% d5 d( m - #if Enable_EventRecorder == 1 - Z) n b$ s# d0 V, M
- /* 初始化EventRecorder并开启 */4 X p. a& V% [/ }0 M- b. g
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
5 u# h+ [$ |! z+ y+ s+ F& { - EventRecorderStart();6 t* g$ R2 k1 _1 U2 |9 @
- #endif
8 ?4 L9 [! O# W6 N& G; B - ) p% S/ S' o; R& ?; L5 ?
- 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 */0 H8 d- [3 U5 V/ q, j" a$ J
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
- u4 N# s) l! W+ \! G - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */- i* D. Q- n% N/ u" m
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ * B# w o4 n' i1 v% ~) H: e* M
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ 6 Y) R G" b$ k; K9 g9 z
- }
复制代码
. t8 j8 h! @5 H. v' Z1 L MPU配置和Cache配置:) d1 l) Z) i$ ]- u! ]2 X) I; i
+ X% c# y u, F* y+ b4 \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。
( t% `- v4 @. v+ N0 C+ x! x. Z6 p; M9 @0 t. b9 @; q
- /*# d- n$ T& ] {# r$ V7 y
- *********************************************************************************************************) [* z. K" c2 S, ?0 k( x! S: Y" X3 i
- * 函 数 名: MPU_Config B3 N" ]2 J' F: y) k+ Z f
- * 功能说明: 配置MPU
3 v$ g* x' z) f - * 形 参: 无
9 Z, p4 T" x/ w# b i- R - * 返 回 值: 无' w. ]0 s& s" h( ]5 x; H
- ********************************************************************************************************* I r7 E* ]+ f2 f$ e5 s8 n: f
- */
, M H# a3 Z: H& I% \3 j$ t6 {4 F - static void MPU_Config( void )7 `8 f4 S' z/ d0 H! S
- {
8 k2 Q/ h" o+ w/ k2 N9 B - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;+ D& v) x9 k K4 z
4 Z, g1 F# G b, E+ U3 h- /* 禁止 MPU */" u* C; |6 E1 } r6 m; l
- HAL_MPU_Disable();+ L6 |/ e( F+ Z) P1 Z! b
- 3 \& n1 {: R8 S
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */
* `8 ?1 P* l. @7 o X1 w$ L: ^ - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; A& G! h2 ~( Y" r
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
4 N& Z3 I0 Q) v$ I* \( e - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;; ~3 V, O( H+ u" g. e
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;( v4 J: {6 C7 O4 W
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE;
9 O# K0 I3 S+ s# f: H! K - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;) ~ t6 ]& J4 V
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;' h* s9 \0 X2 z9 A
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
6 J; ~1 Q% `' { - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;+ X+ e8 w. W2 e) D1 n, T7 I
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
( S9 g+ K9 Y! b* T - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;( v- P& R' z5 D
. G: `( N& `0 |- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
7 l6 S' t' t7 ~' \9 j. D
) E1 I4 o8 z" j0 S
4 ~, J* Z$ ?* i- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */0 v. I5 p9 Y1 I
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
( `) G, q" h) K f2 f5 {$ c - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
1 [$ B% p2 v7 n. v - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
0 D0 Q) V1 O% l/ Y+ ~- A - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
( ~; U8 }( P/ r& f - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
: U- b/ q+ j. d1 B: V2 u# r8 ~: Q ]9 C - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; ! A& ~; U9 x6 k+ b3 m
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;2 L& C2 ~: D/ q* ]0 e
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
?8 W1 I9 r5 o: s3 w: ~$ w - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;, T* T$ n7 z0 t0 E' x) S8 h/ N( c9 `# N
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;/ C& S: [ [2 L9 ^
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
/ m7 M8 o. b. t, S) C
, p! K8 z5 F6 T8 x! [" b- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
5 e4 f1 h5 }. m/ r. M - ; l# m: V8 x9 ]! q i! B! e
- /*使能 MPU */! j4 ?5 {) E, r: i- A
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);" O" |9 N7 |6 m! }
- }
6 |* D/ l, _6 [( j) A/ N
# W" l! h# I2 I. B. q- /*
1 D" A1 H+ K, ]" C0 E' D. j - *********************************************************************************************************- a, h! L8 r+ W# p( P. S6 O, |9 G
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable3 ~( P* I2 ?& p5 m$ _4 {! z
- * 功能说明: 使能L1 Cache
; z% H7 U% C8 l8 }% h - * 形 参: 无
" F. Z& ^# Z' Z3 Z" }/ B - * 返 回 值: 无
) K* z- Y( k* i7 { - *********************************************************************************************************
+ b% z* |- N- Y - */" j$ I. H1 p8 E R
- static void CPU_CACHE_Enable(void)9 Y) u) C0 B! V# D" o/ R
- {5 K& B+ Y" K$ m8 Z' A
- /* 使能 I-Cache */
1 k& B" s1 L7 W/ z - SCB_EnableICache();7 [( r% c0 D# I; D$ \
- 3 m" F; B+ j4 l) J
- /* 使能 D-Cache */ p/ a- I2 I$ ^0 L* o% u
- SCB_EnableDCache();
{' J. W8 z+ L# k4 C/ K0 [, X/ @ - }
复制代码
. M- L, n- Y' T7 F; V 主功能:
1 V( K. N$ \2 k& a* s$ R! y, g
主程序实现如下操作:4 ~ C# f$ F% K: v9 V% W
4 p8 T% U, ?/ {$ a; X 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。, z6 R' v; ^2 i# V+ V5 c$ E% D w
按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。+ W& z+ j3 U1 I$ _/ e- l+ Y
- /*, Q7 T3 @) J2 H" o+ L. y, o8 i9 i
- *********************************************************************************************************
" F5 n, t* y9 F1 X- v; e* V - * 函 数 名: main' l j4 }! _" x9 i. }( |: e, v+ Q
- * 功能说明: c程序入口, k) S+ {5 t6 ~; J" }1 F" ~
- * 形 参: 无! f$ ?! x K4 g1 ]- E! y0 d
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)
- {2 ^) [& H0 r; T& @/ H& u1 J - *********************************************************************************************************4 B& \" W+ ?/ p }; G T/ {6 A
- */
3 P) \4 `+ q9 k; ]9 W( L, V1 B - int main(void)
& Q+ Z: J r% y" ^ - {
. u n2 p5 s: F2 |: Y( x# J - uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
' ]9 O; B/ J. |: `! N J) R - uint16_t i;: `" v( o9 ?4 m2 `7 `& j; [
' i/ N) u1 z5 G! `% ?
6 @( u: C; ^- h% W& `- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
1 D9 U& a& J0 \& b, U9 z8 J - PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */% ^3 F- u9 z. Z2 \
- 3 s$ @: A7 N. [2 q! G8 t
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */6 u6 L" I0 i3 |& K9 S' q
* F6 V5 y" c& y3 f u- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)$ a/ \* d: d# a2 V6 E! A
- {
1 }8 N' t0 M- g: ?& D3 x - /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
0 ^+ x8 q d- C" j( P - testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) + $ d/ G& F. v6 ]/ Y4 g- j# o
- arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);6 S2 }! s" {" r
- }
% c) [6 S) X$ j* E7 n1 f. o8 O! X
) g* |% x: ]% x1 m8 g0 l$ ?0 W
+ k" H% a5 T" p( a- b- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */% Q2 d4 a6 s; h" U
- ( z% C2 Q* ~5 {
- /* 进入主程序循环体 */; [! M' B& N. o3 H. ~- q
- while (1)
- Q& W( G6 O; b; I* h% D1 \- Q; Q - {2 P Y4 ?) l0 d2 a" }" d, q- j
- 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 */
3 w6 B9 V( F9 W# a( i Z% U
! d# f( o5 S$ t# H- , N* U: b! T. @% p" U; m
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */. t8 ?2 N4 n, T* v! h8 w
- {
: o+ f0 T% Y" F3 D" E' ?$ u8 W - /* 每隔100ms 进来一次 */
8 Z- U# Z5 k' b f* J - bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */4 |! u4 I& P: p/ Y
- }
( @6 y& t" L3 Q
* U6 r& S5 p% n8 ?0 Z- A6 r- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */. K/ Q+ S3 U ~- S3 \) N
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)' c, n8 }7 l$ i; x8 C
- {
1 L) P F* A& ?0 W# }: _- Y# D - switch (ucKeyCode)
7 [8 s k7 |3 ~0 b0 y - {, r9 x5 H+ Y- O0 h
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
- d: P' \3 R) w- Y& u- p - arm_fir_f32_bs();7 D: ` D7 i0 W, u- X
- break;' [9 j2 }& J0 J: g* L/ g
- ) `. s9 @% x. s9 L4 b5 C
- 6 w# x! Y( H" |, x1 R
- default:
0 ~( O9 Z0 q% D" c9 T - /* 其它的键值不处理 */
3 T; Z) B U1 P( Q( I - break;
# x8 {' _2 \4 x/ z - }7 W3 u4 D0 _, v2 w! O0 e4 b3 i7 h
- }2 l" m& ^: c9 r$ z0 s9 q* k
* C7 z' i# _& k/ q3 ~0 K) ~- }
5 `0 B% `$ J' ]/ N1 I+ J' c - }</span></span>
复制代码
/ c& S; Q- n% w" g; V) ^) V40.7 实验例程说明(IAR)
0 O1 T3 O! a# O" F+ I配套例子:' C; q* H. \$ t- y, t1 [1 T6 g
V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)
( J+ g6 Z. K; h: t$ q* l% E- }9 e5 c
实验目的:% [6 z2 h7 F. E7 H" l# s2 m
学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
2 N- a+ C4 ^8 l6 N5 y/ w
m9 e6 C: `( k5 i' Z实验内容:+ U! m! c+ h4 |' r
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
" L2 m' [/ t* s; S! N4 l! [- w按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
& R {1 B. l# \+ _* ^/ j1 H7 b
: m5 n/ a, r1 u; V' i' }$ k使用AC6注意事项4 @5 R$ W, u9 t3 L1 Q1 p. ^
特别注意附件章节C的问题% T7 o9 O7 H9 a- R( h# e
% h3 w* }, q- C' g. K5 ^' m上电后串口打印的信息:
7 l5 _0 _- U5 `+ S2 R W, B- |# u
1 f* f7 G/ ]* e( Z" n5 F波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
" y' B, i' Z' |7 Y: D1 l8 b( L) i7 _# V& N0 M
) p# {$ t( C, B4 ?
3 S/ V5 P3 G/ G0 \
RTT方式打印信息:; ]9 t3 ~. N2 x: w3 k% j
3 P7 n0 c p1 k# T# Q
j7 L4 O1 e" e& t1 ]# I2 R
9 A& `: b, B# w' q* h程序设计:3 q# y8 T) y- H+ \' [0 g
& v1 w0 `9 p$ q; W+ a+ ~! N
系统栈大小分配:' D7 V) h- U0 J$ m: F M7 e
8 `8 m. a' v1 Y1 o |3 c4 n: @
, I7 x0 v8 T5 R+ I
) n: S' L, Q( t7 o# z. C0 w; C RAM空间用的DTCM:; J- q% r: O9 p" h
8 B$ o2 L/ ]7 W R
7 B" {) D$ j# ?# J
" }! {1 N+ ]9 u: O4 M8 e1 n* z
硬件外设初始化
9 v: ^' ~" R# Z Y
! f- i9 X; v+ o! e7 S/ t8 W硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
8 \% ?/ O5 m! [$ S. W- W7 j6 }, ?" f+ B
- /*
7 \; C3 I' C* |& n, r, u - *********************************************************************************************************
8 A$ Q: m2 k5 L2 v! `4 V, n R) a - * 函 数 名: bsp_Init
- ], s$ R P: o" m# ? - * 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& l: U0 s. S$ T( S) `
- * 形 参:无4 B( E- E7 K0 c7 W. j7 c
- * 返 回 值: 无
, D- k/ h4 ^# z0 h" ?2 h - *********************************************************************************************************
9 O1 w2 L% H& U - */
/ L; z. v' c H5 Z - void bsp_Init(void) s/ q @" I" j" z3 I3 a
- {
- @% |: ?3 L" E, Z& v$ H6 J5 q - /* 配置MPU */) H7 I5 S9 ]: I! E! U
- MPU_Config();' c) K7 E% g# s5 f% u8 `3 ]
" o: i! A: n' _$ `8 y$ B- /* 使能L1 Cache */
9 _* y+ q& B5 Q: j - CPU_CACHE_Enable();" a4 M% t9 ?9 s) W% S4 c) f
- * s6 K! Y' X# ]8 W- q+ I+ _- a( l6 P) F
- /* 1 w' K4 E. t5 E! C% I- P
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:' {8 S" o. F' v( ^; G
- - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
+ A1 ^) q3 o4 z& j# B9 x - - 设置NVIC优先级分组为4。
M6 }( [: B; C/ f2 R - */
9 g/ s% l" v E; X! a( g9 @) w4 C - HAL_Init();
3 z: h2 a- i% `. J7 E
/ Z) g/ V9 g7 T% e+ m7 c- /*
* Y7 Y- |2 _8 A& I" B; p. r" n$ T$ F - 配置系统时钟到400MHz
- k8 k! B) n. u - - 切换使用HSE。2 r" e0 n$ Y' c3 p( e: r
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。- _. _) |( F# c9 R
- */1 p) E: o, P* Q; G. n
- SystemClock_Config();
* C( p1 d. u/ G0 c* I
1 E6 h" X& a+ q! a8 F: p- /*
: ^1 c8 f- `6 _* Y$ _" @ - Event Recorder:
( r6 r7 e1 r4 X: p* G' X - - 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。
: C- {0 ~6 [% z. C - - 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. A, d+ i$ P6 ?( a1 Z( R5 t
- */ 0 ]* @! p0 C$ @4 ]# M# V
- #if Enable_EventRecorder == 1
8 E; H: i* Y' x3 j. J& z) D( \ - /* 初始化EventRecorder并开启 */0 N, f) e+ D2 w
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);8 S Y0 T" O( L9 X* H6 v
- EventRecorderStart();
! d, ^8 A0 ^- E- r; N0 M) X3 D - #endif
% L* u) z8 K, y* R x2 q - # D/ G6 D. ]. ^. I% ]- ]
- 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 */
/ u+ T9 A3 h' \+ B% \ - bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
4 h( `! f7 y/ r/ a! z& n - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
$ Y& j2 b9 z6 H, N5 r! G% H& K' Q - bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ ) c9 s2 X4 y$ m9 W" t8 ]
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ 0 B5 E& m. l5 k; B) R! x5 \
- }
复制代码 + f5 G, f9 O1 `" \
MPU配置和Cache配置:5 S* g P/ M& z) W' p% V U. G+ L
Q: j/ r4 ^0 q" 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。
/ N3 G% ^- d$ S2 E+ x& p$ b, h; t% c- i$ _, u
- /*1 A6 A' N% h3 X4 P9 v$ m
- *********************************************************************************************************
: g2 g1 s h3 v d0 E" v - * 函 数 名: MPU_Config
* t x. }# }/ t. r+ E - * 功能说明: 配置MPU x" I f0 Z) ]8 }0 I' D& e
- * 形 参: 无
% f* V5 T3 k) j8 f- m4 V - * 返 回 值: 无6 N* k& m1 d+ ~, o4 \0 j! T
- ********************************************************************************************************* c ~3 a/ y$ {# ^! ^
- *// A$ E+ @- A$ }0 P, F, n
- static void MPU_Config( void )
* J; h a8 C# G9 ]/ T4 e, T' R M - {
) B( z" j4 n5 y) n! r, G - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
' H, Q+ x0 V& V& Y - , Q" ?+ C3 ]0 M. C+ ~" q
- /* 禁止 MPU */
0 B0 ?6 d, _; E4 g2 I+ j+ o - HAL_MPU_Disable();5 E8 K$ g3 Q& i' {
, E1 h5 n, U8 D6 a+ Q; y- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
3 {8 ~) |. K, X - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;; N; J, x U* c
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;$ J+ q! }9 T" x1 q
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;% D1 k8 ^9 z, g& c
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
0 j k u# w/ l3 M8 I5 i - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;, r$ ?2 W( W" T9 ]- c0 G0 L. \2 o* L
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
& O2 u. [5 ?5 W& r2 R8 ` - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;9 `5 n, w& W) q; t( x2 _5 j
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
" v7 P9 }1 j9 A# m' ^ - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;( Z- g; f, ]9 `5 V J, R% M
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
' s* `, f) } d - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
+ Z4 U' T0 e; p% V - - I0 o* F. v6 g0 @6 s
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);5 ^" A2 A. a9 Y- Q: j
1 {( k: M2 n6 Q* S- ' x) o* Z' f" ]' ~5 V/ M$ {; q
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
/ t) A2 R7 @0 [& ~ r9 j - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;2 l+ [& g( m5 `: F8 X ]. y
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;5 X3 j9 Z/ Y, b
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; 5 u* p- i9 l2 J+ H; V
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
2 {# F! p2 f# X - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;* J" m% h* j3 H/ r% p6 Z" ]' K
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; / V1 F+ A! ~* _! Y: F5 H. Z
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;& i4 w% @& n: O
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;5 f/ [2 [. A1 x
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;! |- Y5 j5 E4 @8 V. S9 C% n+ f
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
7 w, v& t; Y9 C: y. R" r - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;! B4 `/ X+ }; ?
- ! T% J3 _6 O+ Y$ i$ H( _* c
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);, P( A" z$ w# J( U2 Q2 K0 K
- - [/ o; n* L' y8 `7 u
- /*使能 MPU */
/ W* p3 `. |: I+ g) c: k+ o - HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);8 t+ l# \: v5 w M$ r
- }
5 A% t; n" M L' g
$ H% w8 l4 Y7 M9 B# j- /*# ]5 C" t+ d' O* F2 p
- *********************************************************************************************************8 |: c Z0 h" ^5 Q% R
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
! n1 ?" [; z( k2 G; v+ D; F' y- l6 L - * 功能说明: 使能L1 Cache j# X( ^1 `( `# q
- * 形 参: 无4 i9 Z4 j1 w1 `1 R4 ]
- * 返 回 值: 无; k9 q0 \0 h: `; r
- *********************************************************************************************************3 ~) l2 ^' [+ L" d3 c L# F
- */# W) L# |2 M, b+ A
- static void CPU_CACHE_Enable(void)
0 H- v4 t0 P! e - {
1 i% w6 E5 w+ h5 _. N) r - /* 使能 I-Cache */
2 y f3 N+ \- \; Y* M - SCB_EnableICache();
. b z [8 e4 I+ Z& p
; i' u3 F! P5 c2 B' l0 P- /* 使能 D-Cache */
7 V8 L- k( ]. I1 s7 I - SCB_EnableDCache();7 m, P8 T8 l: w4 {( P; ?; M
- }
复制代码 - V; Y7 l0 u3 A3 j+ z8 a* y
主功能:
- ^, p5 A3 z. O3 W1 `/ d
( Q- Y' n4 w0 @/ H5 H+ w' ^; w主程序实现如下操作:, u: k% b( F: R9 o) d
1 x# F) x7 |* D! ?6 A P' }; m: l
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。 T! Y4 s, B+ U, U
按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
3 L3 p& o& z1 m0 w w/ f. A- /*
! Y% J5 I, f( }& G' O$ G - *********************************************************************************************************
b( K9 l5 i- i; `& S+ O - * 函 数 名: main+ A, ?- Z: [: \9 b! T
- * 功能说明: c程序入口9 G) o" Z4 Q# ?- L
- * 形 参: 无5 D* y/ l1 S2 Z" f/ S
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)
: z- b1 Y) D' ?1 T2 V. O I4 p - *********************************************************************************************************. `& Z$ i$ x+ J
- */
; M, I, C9 N2 h* G% j+ e - int main(void)
+ W7 U. z% j' A# L - {
" t4 o% L% B/ E" [- P' d - uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
7 M& F+ B1 N& |$ T - uint16_t i;
$ l& t! B0 U; [9 Q5 ] - ; J u; V: a' a+ U5 j
- & J' d) \7 j3 U/ G! z% Q
- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
$ e$ O1 j, ~, P3 A7 @/ a - PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
- a) B* C" a, J% l# V# e. J/ ]
- R3 s& B: L3 x- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */8 b3 ]% r' i7 B3 y& p
- x; g6 h+ B3 _' K( n
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
$ k' t8 t. ~5 h7 O% }# D9 \* B$ z! ~ - {
1 G0 T2 v( u8 {! `- R - /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */+ k& p; }, ^7 H6 E& Y0 T1 d$ N
- testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) + # D. x1 B- m; G1 b' Z9 Z& \& {
- arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);/ T3 t9 @( {2 p- w1 W2 s6 F
- }
. A" A: a5 ]. A; T1 r
( U* a* p8 c4 A5 s% i- * S7 E/ D0 ~) ]0 i: j! S, w# q
- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
) t6 B9 \2 [# G3 [; o6 a" r - 1 m* u W5 k( _+ d1 Q P
- /* 进入主程序循环体 */
. ~& j8 U ]: m+ b3 l! d" u4 h% D - while (1)! U1 E8 k' A. f% x& P
- {. ]9 n( l1 U% Y* }
- 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 */: W$ j& ~+ \$ F/ L9 P$ _5 z
- & b8 P4 Q4 `/ c) e
- 0 y/ f2 j5 M# g
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */! ]% ?4 i; [$ Y" r! \3 \6 |
- {
1 ~6 O) m, K, g+ p( G% V" A7 Z& g - /* 每隔100ms 进来一次 */& P7 Y3 l4 o) U+ o0 y/ W
- bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */
: b6 T4 o& Q0 w) L - }0 Q" t# t/ m8 Z6 R
0 G1 ^! n+ Y6 s7 F5 v! s3 @- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */& m+ h, @ B5 _2 D! i# U$ x4 h
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
) j/ Q5 X! w4 F7 d - {1 J1 x: Z9 m, s; b
- switch (ucKeyCode)
$ N: L0 |/ k$ a8 |. m - {
* ]5 I) _, {. `6 ?9 I - case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
$ a+ n7 v: j! O% a% B% o8 O - arm_fir_f32_bs();: d2 D" m' x- ]2 ]& }4 @2 ~
- break;; n. X, q2 }9 M, n8 N# O5 t
/ H6 |/ H7 y4 Z4 e
! d- s. V* n: E2 \2 s1 _1 W- default:
x7 I3 ]% s+ K/ [! j, \9 H - /* 其它的键值不处理 */& }- ` o" R# I1 ?0 H6 R, P
- break;# i% ?* z. M0 \4 W i
- }7 r. X }( q- r! ]/ {& L
- }
0 ]7 ^. N( Q j0 Y - . s8 V' @- ]' d1 o7 F: G2 K
- }; e, z! y* u7 @) W# g
- }</span></span>
复制代码 : E4 v" w1 x/ \/ r
40.8 总结) ~- J) D# g C7 M# }6 \
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。
! D: S4 O' F# ^5 [ Y7 l: m2 Y. W. r
6 L8 D& F2 S& w) J0 a2 t
. _5 h# `' z# d5 T( r& P |