40.1 初学者重要提示. G t) h r) P' f
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:
5 y' B* `" w+ E3 O+ V5 E4 J2 I0 {' \
所有数据是在同一个采样率下依次采集的数据。
" U0 H3 f' l; Y6 p- C, a$ n0 h 每次过滤数据个数一旦固定下来,运行中不可再修改。
3 o k* J, E, ]2 O0 ]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。. ^& _$ [+ l8 l+ }9 E
J; ?; E8 U, O, M R# G$ t
40.2 带阻滤波器介绍 ]) V1 y6 E& t' G8 E
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。
2 L9 Y% h8 r4 S# }2 x$ \/ X* u. ? D( ^- {' S
( [7 Z8 v* `/ H W* e
8 l9 j( V( e5 w40.3 FIR滤波器介绍$ i+ E& H/ l8 ~: ?- v
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。* X( a' p) D# {* I3 E8 [+ F
, W! N& j2 e u' e
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 \7 y. j% u) W5 h9 L5 [0 f! [- S. d! j% ]+ {
y[n] = b[0] * x[n] + b[1] * x[n-1] + b[2] * x[n-2] + ...+ b[numTaps-1] * x[n-numTaps+1]
5 ] s" l; q( o/ X$ H8 O U/ C+ Q; r0 t# d3 Z& g E
结构图如下:
- H, n Q3 ]( m4 m6 f9 ^1 W: _$ I1 g1 Y5 v2 I
' [1 h7 s# U/ ^+ e
. P& r. e: a8 S5 c& y1 Y3 u
9 j# R4 ]+ L, W( o( ~+ l
% `) U% B/ x3 N6 Y0 ]( P这种网络结构就是在35.2.1小节所讲的直接型结构。
' b0 m; R$ K+ x4 r8 V3 l
# Z7 H Q# e% p: V' `+ o; L1 y40.4 Matlab工具箱filterDesinger生成带阻滤波器C头文件# p3 s0 A, y5 `" x4 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:
; d1 E) b' s1 T! V- ~8 {8 H$ o) j- ~
4 X1 k5 s4 H+ |3 r! w# Y1 s' l
: q0 Q% O' i- `4 c: q. f/ MfilterDesigner界面打开效果如下:
% |( l4 C$ B. J3 s' K, b G
( W0 j& C( m$ B7 p# C# U
7 n3 a/ C" n* \( r
. j% e* H6 h# g$ iFIR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:
! }. c' e6 k9 S6 o% B4 t
2 ?( l& V: a& y$ Q0 L3 f# Y8 X" K6 k' D9 x
" _( ]! i+ F7 N6 r
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:: b9 v) B3 z; d$ B; B1 X
: P1 d* v1 i- s( p# d
9 h+ m9 L3 k0 h6 L( m
! B# ]( X$ { D. k6 v% `" j然后点击Generate,生成如下界面:' s: B+ s* D9 Y8 h1 i
& h$ g$ H) S! t, t; F5 S) M% ^' E0 }/ e
7 {2 e) q5 s( | _4 v8 m" H1 E再点击保存,并打开fdatool.h文件,可以看到生成的系数:/ ?1 M' H3 s: F1 X% g) Q& u3 c
1 h( n% R7 f( g" E- /*- Z( B4 o' I! c
- * Filter Coefficients (C Source) generated by the Filter Design and Analysis Tool
, s. R Y0 h9 l% Z" w% d$ f N - * Generated by MATLAB(R) 9.4 and Signal Processing Toolbox 8.0.
! u- u" [; `: n/ E' I - * Generated on: 20-Jul-2021 12:19:30
% u9 R: }; [) A. c/ ~ - */
* T# @' l7 {" B6 {) Z. W
# `; A r5 S, E0 B1 {- j9 w- /*- \1 O' c$ [6 t0 {1 W( z
- * Discrete-Time FIR Filter (real)( W5 D2 n$ z. v9 B* H0 s) L
- * -------------------------------7 y# {8 s l! \9 x
- * Filter Structure : Direct-Form FIR
0 b. y f5 @( z# ]& h7 _ - * Filter Length : 51
- c- I" y/ b2 c - * Stable : Yes. y" Z: u4 I2 L1 G. c5 }' {
- * Linear Phase : Yes (Type 1)/ c( _9 l$ T* v/ u: y" h
- */
( E2 R& z$ @% I* s3 G% O
+ o/ S8 f3 k0 A- I1 O9 c9 B# Q4 q- /* General type conversion for MATLAB generated C-code */
1 ~1 n9 t C4 J3 X - #include "tmwtypes.h"
6 s' B( ^8 u3 H9 n# b5 T - /*
0 o |' \3 x- @8 L3 Y; \ - * Expected path to tmwtypes.h
9 m! ] Y3 ^& z - * D:\Program Files\MATLAB\R2018a\extern\include\tmwtypes.h 0 S. o. r; N9 D2 Z) [6 b6 f8 p- t
- */. ]6 `' ]5 L+ W0 e5 J. H/ k7 g/ s
- /*. B) }( T( g J; U/ m. {
- * Warning - Filter coefficients were truncated to fit specified data type.
- }0 M v8 c8 c. w4 R2 `. p2 K) h. T - * The resulting response may not match generated theoretical response.6 k$ E2 g* m" |, U; s: y7 T9 n
- * Use the Filter Design & Analysis Tool to design accurate5 C6 x8 o4 D$ i0 G
- * single-precision filter coefficients.
# `: O& R4 G* k( X$ M- i - */, i, p0 z9 K9 H0 { _8 g
- const int BL = 51;
) C, d+ Q2 P, o$ [; A4 Z) S - const real32_T B[51] = {
" Y; @# q' l0 W- k* V$ J4 c - -0.0009190982091, -0.00271769613,-0.002486952813, 0.003661438357, 0.0136509249,9 E: M, U8 D3 e* h- F1 D
- 0.01735116541, 0.00766530633,-0.006554719061,-0.007696784101, 0.006105459295,& v2 p3 G' i; m) z
- 0.01387391612,0.0003508617228, -0.01690892503,-0.008905642666, 0.01744112931,5 B$ k8 A' N$ {2 }$ K1 z
- 0.02074504457, -0.0122964941, -0.03424086422,-0.001034529647, 0.04779030383,
- T! v+ g+ N1 E$ W/ M1 R" } - 0.02736303769, -0.05937951803, -0.08230702579, 0.06718690693, 0.3100151718,
( E( g/ x5 T5 u9 | - 0.4300478697, 0.3100151718, 0.06718690693, -0.08230702579, -0.05937951803,3 y+ p. U& M, a6 X
- 0.02736303769, 0.04779030383,-0.001034529647, -0.03424086422, -0.0122964941,7 L8 x0 j$ o7 A# Q0 D4 r9 ]# d$ M
- 0.02074504457, 0.01744112931,-0.008905642666, -0.01690892503,0.0003508617228,8 `3 ?- ? n) H, X, o) g+ ]7 v3 H/ D
- 0.01387391612, 0.006105459295,-0.007696784101,-0.006554719061, 0.00766530633,
0 J& Q* J7 U' k - 0.01735116541, 0.0136509249, 0.003661438357,-0.002486952813, -0.00271769613,# ^# h$ ], P6 p( `4 W. J( a
- -0.0009190982091
2 [0 \, W2 Q' w0 a, \- c - };
复制代码
* B, o# t) L) z0 }7 s+ ]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。
" r u: I# A$ o/ c p% {- D: O4 D) Z
. D& ~9 E8 n" M* Y4 A* `0 X! c' ?# a, x- z/ p; |) e/ t; U, S: o6 I; S
1 `( H/ `. S! Y( O& u4 J' @/ A( h$ F
+ K. d5 u2 d* Z& P: A40.5 FIR带通滤波器设计
3 `* E7 d' C+ R, K: h+ c/ |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
" H, V$ c% P! Z! Y- Y) F; _/ W, e
! `. j ~/ O, z# e滤波器。
) N' y2 a4 l$ O/ @6 Q, o& h3 c( y- W1 ~& R; a9 u
40.5.1 函数arm_fir_init_f328 V6 k& v5 ]% o0 F0 y A* f
函数原型:! ~0 q% m* Y- ~4 W
/ b0 Y' w p- m- j; V2 M
- void arm_fir_init_f32(% \' \9 T8 m/ J& e6 E; \9 D, A
- arm_fir_instance_f32 * S,# u+ O$ y0 m( G5 w
- uint16_t numTaps,
/ c: Z* T8 h+ }# P: S* z; y3 | - const float32_t * pCoeffs,
/ Y O. t1 R0 f: V# X! U - float32_t * pState,, D, v7 r1 e& h4 ?2 I
- uint32_t blockSize);
复制代码
/ e9 r$ h4 Y! F3 V" X, P+ R6 p7 n函数描述:
6 Q# g* Y3 d. H0 L
) N3 z: {- ]4 s, \8 t+ {# z# k: Q这个函数用于FIR初始化。
+ d9 j# Z5 m3 T9 k1 L
8 }. Z8 k# r- F- M! R4 |函数参数:) b* r* Y2 a% o6 X
5 X' ?% K" i/ ], q8 J; X- v6 Z
第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。# a$ ?1 |. @6 i4 D5 Y
第2个参数是滤波器系数的个数。$ r; `/ j3 M. ~3 b( P, B2 R) V* Q/ @
第3个参数是滤波器系数地址。4 z J, e# a' E+ E
第4个参数是缓冲状态地址。$ s- h9 u; a4 D t+ a3 w( \ d
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 w% Z* S, ^, z) ~注意事项:6 {+ u/ T0 h6 r3 T R4 D, j! \; H. ]/ V
# H; c5 d7 F: {7 R$ y
结构体arm_fir_instance_f32的定义如下(在文件arm_math.h文件):4 f: ~0 n- y. n9 i
% P2 G5 Z) X/ b2 a- typedef struct% Z0 {: w P6 f" f5 E# f
- {
2 O" M3 }) x1 D3 _" ` - uint16_t numTaps; /**< number of filter coefficients in the filter. */
5 H3 ]9 H) _ V! F# }6 s - float32_t *pState; /**< points to the state variable array. The array is of length */
4 j( ?$ h% i( o2 B* U - numTaps+blockSize-1. * e* f W& g( x% a0 O+ F7 ~9 z
- float32_t *pCoeffs; /**< points to the coefficient array. The array is of length numTaps. */
& m% C8 C. S- ~5 L - } arm_fir_instance_f32;
复制代码
/ Y. n+ Q4 _. \9 D8 Q: n1、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:+ B2 P9 d/ u0 g
6 {' B: A% d! z5 r! \7 S{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[N-2], ..., b[1], b[0]} , u% d" R. U0 e+ }
' N$ O$ e4 E3 U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。- [; u) n( r' C8 S0 h5 t9 Y
$ `! x4 J3 x! [! l' p2 @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。
" C( \+ Q4 X3 j
/ T8 U; d B# i$ K2 {" K3、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。, N' F* O5 m+ e k
7 ]0 S- p( B: J+ l
40.5.2 函数arm_fir_f322 h# z4 W' y0 Z+ _( a4 X( D
函数原型:
7 {6 J) I C/ O: T5 O
2 U! D8 s8 |9 g/ C+ a- void arm_fir_f32(
" Q B$ x& Y: I7 r/ ^. x - const arm_fir_instance_f32 * S,- r9 ~/ H9 k# a
- const float32_t * pSrc,
0 o% J2 t0 _& y5 t* e9 J - float32_t * pDst,7 k1 W. @& o0 O& q1 V
- uint32_t blockSize)
复制代码
, P* ]$ R2 g9 T: b0 ]" D2 A: o函数描述:0 d# U( X( Y8 w( e( H k V B
. u/ _ {1 E+ Y6 L, W9 Z这个函数用于FIR滤波。2 a2 U" j. v6 H( F! l1 s0 c# a
( N. [! z! O; q5 N3 O" ~% J: s函数参数:1 M$ Z5 A7 w5 G3 F" p# |) [* H
/ U1 @0 ~( n. V! V+ \6 n
第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。3 w. \8 q; ?, L0 a+ S$ C
第2个参数是源数据地址。! l9 z. A7 y: I* o! @$ ^
第3个参数是滤波后的数据地址。8 M6 A2 ~) j9 r5 @# H; a6 r
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。# \' z5 M. {, G# M% ?
9 W& M# F5 s* z4 | F _
40.5.3 filterDesigner获取低通滤波器系数" ~6 f. _" t3 z
设计一个如下的例子:4 S7 W+ A( C" [0 O. }
! F8 B4 g( x* Z7 t+ x
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:
; \5 ]- M# }) I5 j
$ z5 F9 {& w: o$ ]. ]) D9 b& s' b5 i
8 @' e8 n9 n* i4 ?# D7 l3 C
; t ]/ I7 R, Y- R) 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。8 v# Y9 N+ L/ {7 W& I
G }% S0 h& T0 W: [% Q" V V) g40.5.4 带阻滤波器实现
; J: m7 |- ~; u y* b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。
$ H$ `; {: }* ` y, y9 s, l7 }: p' K1 Y/ a9 m+ q) f" c
- #define TEST_LENGTH_SAMPLES 1024 /* 采样点数 */1 Q. O0 `% X( }6 J/ w
- #define BLOCK_SIZE 1 /* 调用一次arm_fir_f32处理的采样点个数 */) o9 T1 x$ o7 D% W+ _5 U) L, N8 L7 d. I
- #define NUM_TAPS 29 /* 滤波器系数个数 */
5 I& P! r: o, [4 g) G+ D/ J - ' O/ O6 ]" |$ d6 ^ F0 p ?* X+ r$ A
- uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;
. I+ L, Z8 w/ V/ @: {; _- S - uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE; /* 需要调用arm_fir_f32的次数 */
2 O0 M& Z% _. |" b" y/ _: Y - # u: b/ _! R& ~$ T- Y1 e" O( f% o3 ^+ U; V
- static float32_t testInput_f32_50Hz_200Hz[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 采样点 */9 F* s. }* ]% R4 a/ X6 ?
- static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 滤波后的输出 */
3 Z) H7 g) ~5 d - static float32_t firStateF32[BLOCK_SIZE + NUM_TAPS - 1]; /* 状态缓存,大小numTaps + blockSize - 1*/
) D! B3 f/ {+ l H" `' `* Q+ E* x - ( v9 c, y' m, n+ i2 C
, j, t! A! A3 e0 q- /* 低通滤波器系数 通过fadtool获取*/
; | h" L. S# i, m - const float32_t firCoeffs32LP[NUM_TAPS] = {+ W9 W) s2 {3 L; r( g
- -0.001822523074f, -0.001587929321f, 1.226008847e-18f, 0.003697750857f, 0.008075430058f,- a/ R. v; C2 O+ r
- 0.008530221879f, -4.273456581e-18f, -0.01739769801f, -0.03414586186f, -0.03335915506f,# p) S$ r6 f- z T1 ]
- 8.073562366e-18f, 0.06763084233f, 0.1522061825f, 0.2229246944f, 0.2504960895f,$ `9 Z0 c5 K/ |2 q" |4 U( d
- 0.2229246944f, 0.1522061825f, 0.06763084233f, 8.073562366e-18f, -0.03335915506f,& R* v4 c0 `$ p7 o9 S- p9 @4 t
- -0.03414586186f, -0.01739769801f, -4.273456581e-18f, 0.008530221879f, 0.008075430058f,
, O9 _1 m& J$ h: H. Q0 R5 U; @) n - 0.003697750857f, 1.226008847e-18f, -0.001587929321f, -0.001822523074f' ]/ k" J, t- o1 D
- };
8 |# R2 C0 W! O+ X' v: C - , p3 D& C) D/ E6 P; s, }1 Q" v
2 J% t$ @% K: f7 B- /*! l* U$ }4 N3 [: U$ r, _. m
- *********************************************************************************************************
. O) w1 \ z' a0 ~9 a - * 函 数 名: arm_fir_f32_lp9 x" t- {0 e* P: ?% ^/ E
- * 功能说明: 调用函数arm_fir_f32_lp实现低通滤波器
, a0 g9 p3 w- K* F! R& P - * 形 参:无
& M6 |0 {/ w! K0 f9 Y% \8 V$ O - * 返 回 值: 无: u/ B4 s# k# H+ d& c
- *********************************************************************************************************
# S, Z0 ^6 ~: i% P - */, A) e4 Y+ R+ H1 A$ J
- static void arm_fir_f32_lp(void); R: l* V; _$ z0 Y! c# w2 V3 J! r1 u6 G
- {" z0 t" M2 f0 H
- uint32_t i;
( k3 i# O$ c0 Q- l - arm_fir_instance_f32 S;, b) a! x. l! y& K* z
- float32_t *inputF32, *outputF32;) n& g6 m8 Z8 {2 H% }! y4 X2 ]
- 7 G' u/ C5 R Z$ d9 J: J3 p
- /* 初始化输入输出缓存指针 */9 A/ u8 [2 w* \6 H2 e+ Q. z4 Z1 T
- inputF32 = &testInput_f32_50Hz_200Hz[0];0 R$ \ i& ~8 B& t7 R8 ?
- outputF32 = &testOutput[0];" t9 v8 f2 A' Q/ _' |. T ~8 h
- 8 S: `( k: v2 ^) p4 Y$ R+ ~" L- g
- /* 初始化结构体S */
/ j) O! B7 A( g) X) k; J - arm_fir_init_f32(&S, 4 S8 h. N$ b1 `( M: j0 ~; C
- NUM_TAPS,
4 N& F: H4 C! |9 W; }6 z, ~ - (float32_t *)&firCoeffs32LP[0],
& D9 J- ]1 s+ R" Q$ r2 S! i - &firStateF32[0], : G7 f" T. \) X( F' u# f/ o
- blockSize);9 f: C, d" ?* \% o! Z* k
/ ?7 \9 {$ g9 U- /* 实现FIR滤波,这里每次处理1个点 */
$ p9 `3 L3 v; u5 ?. D - for(i=0; i < numBlocks; i++)
$ n. Z0 V9 ~8 p+ W, e1 C! c - {1 @2 x: T0 |! t$ C3 l' S) t
- arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize), outputF32 + (i * blockSize), blockSize);
2 `4 ]/ p& w# E - }9 `* |' W- V: m
$ W. ?5 U7 R: y/ Z# d, f, Z
7 C( f( Q0 C. o1 b; d) f- /* 打印滤波后结果 */: p; [9 T* O% d
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)' A1 _+ V' W/ q
- {
0 r+ {0 Y$ n: U N* |/ Z - printf("%f, %f\r\n", testOutput, inputF32);0 O- p; x0 Q/ v" c
- }. c( G2 Q; i1 H& h! R) N
- # x* h+ V# a+ W) h W' `
- }
复制代码
3 q8 H6 M, r X! l: R4 X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。- r& w, E* C9 [! z% p+ p8 Y
' J. y; t0 r/ p' D" W6 s
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:' u- y) n4 O! E; F4 ]& E$ Y
. g: Q* W }. a# `9 k
- %****************************************************************************************
1 f4 y+ M; }9 F! C - % FIR带阻滤波器设计7 \! {3 g9 O. c/ a& ~+ b7 i( O
- %***************************************************************************************" M+ ?5 Q q; |% O
- fs=1000; %设置采样频率 1K
0 w: g; Q8 s K" W) A - N=1024; %采样点数 ; a( |+ W! W& x
- n=0:N-1;
7 B+ e3 d5 V- F1 E, i - t=n/fs; %时间序列
9 `$ H7 B; m2 b: ~ C9 h) Z - f=n*fs/N; %频率序列0 A1 P) |, L. W9 S: a5 T( Y
- 0 h$ y3 \. f: E( ?: t( D8 M
- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合
4 B2 P5 s$ T2 ?; \' @3 e - 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。
# O7 Y, t9 P9 A5 ]4 w' X0 y8 \ - y=filter(b, 1, x); %获得滤波后的波形
0 _2 {5 q; W) L( ^ - subplot(211);
+ r8 f; U: p4 c - plot(t, y);
& }8 r4 @$ G5 l; `. H! n& m - title('Matlab FIR滤波后的实际波形');
\/ K6 z7 L- \8 a+ a L - grid on;. _ e. c2 W* ?8 `4 V Y
! x2 s1 X( t& k! x& [8 o- subplot(212);
( B2 `2 O! O$ O( s: [# v - plot(t, sampledata); %绘制ARM官方库滤波后的波形。4 \8 P M Y K) y* J4 Y
- title('ARM官方库滤波后的实际波形');" {2 T# L$ d' i* N2 T
- grid on;
复制代码
: e* X4 I1 p+ E- n& vMatlab运行结果如下:
1 E3 h& g- e2 t' ?( \7 X, h
. T: t' C- d {; u( }; u+ h
F* Y. c& E* V6 G8 R$ V ^# d8 ~2 j' m) ]# m- G3 Q
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:/ x, X; ]$ w8 ]- A4 f
& D8 n7 V5 x r5 ~, p& W& v6 n
- %****************************************************************************************) t( `+ n+ J& t$ D1 e
- % FIR带阻滤波器设计& i$ T( |- z. W, n
- %***************************************************************************************2 U5 p8 a/ ~3 w. B1 w# |
- fs=1000; %设置采样频率 1K
/ Q" q& o* I9 F: e) \ K, u - N=1024; %采样点数 $ o, l8 r% l4 I
- n=0:N-1;
$ A$ R" L8 \" K8 B3 b- m0 ` - t=n/fs; %时间序列# [$ K; s8 d- X' G9 _
- f=n*fs/N; %频率序列
, z( C9 R+ B. a. e" f s/ `* O9 U! s V - ( m* k$ O# _9 K0 X* ~; a8 h
- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合
8 j) u7 [' w9 _( p2 @% X! e - subplot(221); |: ~. l2 e& R! V
- plot(t, x); %绘制信号x的波形
2 I; |1 G) D) o- @5 d+ M - xlabel('时间');) g3 r4 I8 m; P7 p1 D- A
- ylabel('幅值');
9 L. [) B1 |" D - title('原始信号');
% V: R+ {5 C4 _% E/ G" ] - grid on;# W7 ` R8 {, ~
- 2 \9 q! z- \: i: S: E7 T9 y
- subplot(222);
" g8 Q- b& y# e% j; [4 h - y=fft(x, N); %对信号x做FFT n$ N* X) b8 y* Z
- plot(f,abs(y));: r4 Q! s3 o9 V T) O; u6 R4 Z. _9 u
- xlabel('频率/Hz');
. z4 C/ e8 y; K" B, d - ylabel('振幅');+ ~" `3 ?& ^% y! T3 q' T0 Z4 k
- title('原始信号FFT');( z; |) W' f6 U$ ?, d( S
- grid on;: F- L, M- ?. F1 Q* D v
- $ b, R8 C0 V* O* B# q* Z$ p
- y3=fft(sampledata, N); %经过FIR滤波器后得到的信号做FFT
/ G5 C. s9 N7 ^( C$ o - subplot(223);
/ n) D2 S. N" r$ N$ D/ ]' R - plot(f,abs(y3));5 T/ S8 J. @9 k+ z g, E
- xlabel('频率/Hz');! u9 V" A9 c# Z2 S ^+ g
- ylabel('振幅');
" {; J1 W5 K0 j% J! V( U7 z) J' V - title('滤波后信号FFT');6 W9 N8 T& R( g6 T$ J0 ?4 H3 e) W
- grid on;
; ^0 t3 d9 l9 h1 i% F% N' p - 9 R& o; F0 N; C 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。 ( s8 W/ E" j [, b4 i
- [H,F]=freqz(b,1,160); %通过fir1设计的FIR系统的频率响应& I1 T- O* H: p" M0 Q- q1 _3 ]
- subplot(224);4 t0 s3 s3 M: f
- plot(F/pi,abs(H)); %绘制幅频响应
: u' i3 ^: Y) \, |* E0 W - xlabel('归一化频率'); 1 N# s8 h: E6 P. Z5 z4 v6 F. [, Q1 N9 J
- title(['Order=',int2str(28)]);
% z' x' b9 c7 j" _" m - grid on;
复制代码 ) P- X) ~7 L, |: l. K% s
Matlab显示效果如下:! R* b5 x/ D4 ^2 k
+ B1 k9 f# d9 y- x0 Z% ?
% e) s: Q! [# C
' b8 |, {, V1 @+ j- I# H2 g
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。! t! F q7 p6 M k
$ [5 B6 C- B3 e5 Q
40.6 实验例程说明(MDK)
! A) T5 ~7 p0 c- L& F配套例子:
6 g6 F& ~/ g2 V U! _8 W& w6 G! ^
4 ]# H% p) R" l+ J1 W9 pV7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)/ Z% b5 v$ N6 g
& B) i. L* b1 c' y
实验目的:8 ` T4 j: M4 y/ _
学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
/ Z f" I- j3 R+ M$ e6 V: _/ V5 z3 `8 U2 x `& z
实验内容:
5 K2 w0 }# x6 Q& p/ {8 G启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。+ Z M& q3 R0 I, y3 S- t0 X3 d
按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。& O4 b4 X% g' h2 a B% D
f, o% A' Q9 f2 G5 l使用AC6注意事项
- Z3 s$ i; j I* K% Y- q特别注意附件章节C的问题: w2 R. ~. ?! p0 A+ O i$ x* A4 b
: d( K5 e% T, R8 q* U上电后串口打印的信息:/ \! a$ _! Y; s: R
2 m! K3 q# F; R0 o# {; w
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
+ ~! t4 S9 V, t& O' O
* n8 u$ p( S5 F( o; j: |5 A
" n0 {; z n8 e8 ^# c: f
7 ~) L7 o2 S/ X2 O0 N& WRTT方式打印信息:
4 A* ?; J3 H- N8 ~8 V1 r1 q, j7 p" ?' s9 S$ F* u0 |. V# h
& @2 A v3 g& S. ^( E4 ?
+ Y6 a2 H9 ~, X6 X# z- Z0 d+ i
程序设计:9 v9 W% u C( | V+ r
. E S9 Z, Z0 O3 `9 q" k; a 系统栈大小分配:: n& T% a( I8 Q6 L
/ _: s b0 w0 v; u
( D- n1 _( G* i% D6 H% ?
, Q# x" F. p9 Y# i0 |
RAM空间用的DTCM:
* l5 L4 Z3 J! g w- X# Z+ T
4 R8 m" I! f y( M( N3 D
4 l9 E0 g p. {5 F, m! L* p
7 V# _# }0 G, f" w 硬件外设初始化8 m. a$ E: T2 y+ r/ Q: U
: v8 Q+ U# d4 \ C硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:" A" w: D0 ?4 m- C
( s* p4 ^5 m% X4 O
- /*
1 D* S- v. p: s; S5 m; x# j - *********************************************************************************************************7 z& y3 v! f* J0 D" J, o
- * 函 数 名: bsp_Init
: L3 `: k; q7 z - * 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
/ T! T; J9 r! I, {6 T - * 形 参:无
( D7 J/ d* L/ D+ a ~( d - * 返 回 值: 无$ a7 {9 }1 `7 Z
- *********************************************************************************************************8 m9 m$ o( b. j
- */* K( |" E( N! L+ _% }0 h
- void bsp_Init(void)+ v/ \2 t1 E* r9 A6 R4 r0 b/ V
- {/ w, n8 g7 y! L% R3 ^: z- x ?
- /* 配置MPU */
+ m5 T2 R" Q v' |/ T# Q" ` - MPU_Config(); O, g2 n- a c( p* t
0 ?6 Z* ?4 x1 {% j- /* 使能L1 Cache */
' b9 b6 D7 Y* g - CPU_CACHE_Enable();4 X( P+ ?. Q1 d9 d6 w3 A
- ' {4 I, p6 A( [ B8 a6 N
- /* , G/ w1 U, I3 p9 q
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:8 K$ m$ C2 v/ C9 S |
- - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
8 _: p/ {5 y0 [- K" { - - 设置NVIC优先级分组为4。# K8 v0 H1 {& @/ o, J" n% z4 u
- */
8 t* o/ Z' e/ c# j" t - HAL_Init();
1 D" F5 J4 X; e7 [$ Q2 s
& Y! [: e: F/ s% K$ v* B( ?9 W3 p# _- /*
$ @4 h+ H( d2 n# |% |6 j9 s# [0 b - 配置系统时钟到400MHz
, H" J) ~+ i/ a! H - - 切换使用HSE。" E4 r2 S. p9 b' h0 a
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。/ z, O s4 o; A H5 `% U
- */( p6 n! {+ \6 y& v$ O
- SystemClock_Config();/ \2 n/ d( D0 {3 ?
- 4 K8 `2 {- ?& Q5 o7 @. `4 w* H# z
- /* " W" m- }5 z8 y; E( d
- Event Recorder:
7 W( ?# s& h8 R0 h$ z. `( 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。
) G: l# o4 l: l - - 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" _$ T' ?: X" ^7 ?2 p
- */
3 Q& l# ?# f7 a1 y( ~, s8 U - #if Enable_EventRecorder == 1 ! A& i$ M3 I0 K, H2 U4 N
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
1 l* r. ~* ~; Q5 }. e( t9 u - EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
( l$ }- t- e# B% }8 W, Q- c - EventRecorderStart();% O; u/ S' E8 W/ _) q. B. Y
- #endif
5 R' Z0 d* q' @' N) g# | - + I- B) K1 c" I' J$ @; l P' d
- 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 */* b1 H! A# }) _! Z6 V& x
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
$ R, R' n5 h8 e+ a: f9 w - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
4 H+ B u. w3 u; ^; N# z - bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
6 ]9 p, V3 b( ^1 G! x+ Z- L - bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
% b* m! k- ^- X1 [3 T7 W7 [ - }
复制代码
6 n* A' U n- X( X7 m$ c MPU配置和Cache配置:
" Y' Q4 _3 Y6 c" \ \. i* M
* Z: q o3 X& U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。: h. h6 I5 i! j: K5 k
4 J" _4 Q; g6 t* p6 d
- /*
1 _7 j$ l, g u B* B - *********************************************************************************************************, X, M% W6 j, O8 U0 b+ b3 \' ^
- * 函 数 名: MPU_Config$ r8 O4 o5 Y$ w8 Y6 O
- * 功能说明: 配置MPU' M0 O) }; m( g: N6 Q
- * 形 参: 无( ], c& _3 ^9 d+ r- f& B/ g
- * 返 回 值: 无
! t! z7 i) c, q) |# M - ********************************************************************************************************** G' J2 v- |0 Q
- */
2 |; B6 J! d9 Y3 w5 F+ ~ - static void MPU_Config( void )
; d2 n1 p) ^" C8 z0 s" | - {
1 C7 O( s* [3 ` - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
" \5 c) s$ P; X
% H" }+ M) m" U, |3 |, b' K- /* 禁止 MPU */5 o' q3 V2 m' D* m: D
- HAL_MPU_Disable();' v& N, X; A3 G0 b w% \
* m7 v3 p' Z. o" k- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */
8 Z2 Z" q8 \3 @$ K& u - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;1 w; L+ y- I1 n# P. M+ l. |2 x
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;: v k/ S7 d$ X, e( V# R8 a+ Z
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;$ ~2 N+ K1 I5 r. q9 O
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
1 i6 e$ A2 C( R' l# T. f - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE;0 H( ?7 _$ p* z6 [
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;
$ j4 [) S0 @0 D- O) O4 u: [ - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;0 Z. l Z) y- H2 j
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;# d1 E$ ]* e$ Y8 @! t
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; V q4 y, W6 s* l
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;$ j9 s7 |# a: \# _" Y& \) A
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
; }! b+ E1 `) c; E7 \, O5 n: j - 1 s c) l% I- N% q0 d) {5 i% f6 l( y
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
7 G& b/ V+ X F# O1 Y4 ?0 f9 b8 I
* z8 a! d6 Y# R8 m+ R" O* x: N
) @" O: S. s p( u' t7 P$ n3 q- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
$ g7 n {0 N, g3 k% J8 | - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
4 Z. a* L0 n' d- R - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
: |2 O/ }; s* b+ \! J1 N3 [ - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
$ a. n7 e5 e! g: z1 s; D - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;9 A' R9 o8 s' N
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
- R/ @" U2 S0 c: G. ~" q - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
& _' b% ~1 S: Q& }- p- [ - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
5 |, v4 M- l6 X4 c0 P3 m0 u: Y! ? - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;0 D) `7 [0 e7 I: ]) a& z
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
4 b- s3 D( ]! _, j( o* z5 L X/ L - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
8 i; q- T6 B) f) h0 z% l - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;2 O( p5 g% |& L% D( B
8 B6 v2 F9 z2 F& K M% A8 s& @' |- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
8 W) t. W2 \1 _3 M8 l) R1 {9 k
+ N" u G% u! {* U" G w$ |2 v1 v5 F- /*使能 MPU */. q9 }, X# {4 \) A8 \8 ?# ~
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);+ b. C0 k+ ^3 L' E3 q
- }
/ b3 h B, L# G
. Y2 W: o7 R4 [" x, O8 ~- /*7 e% f0 G6 j8 k
- *********************************************************************************************************
7 V0 `2 p6 C5 @, y. J Y - * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable
0 K# n0 q# K0 O - * 功能说明: 使能L1 Cache3 P$ y9 }) b ] i p/ c- \
- * 形 参: 无
9 V5 i, I! d4 k& W' C9 a% O - * 返 回 值: 无
( s: x+ r8 y' ~" f - *********************************************************************************************************0 _; k" P e8 r* ?3 R
- */0 T6 T4 V6 J! t4 C5 O% P
- static void CPU_CACHE_Enable(void)( _6 c) H, @# T* ]' A& [* M
- {
1 U3 \3 P }6 k8 ]( a - /* 使能 I-Cache */) i; ?6 E0 U1 t1 o
- SCB_EnableICache();5 q0 w4 d) N; w3 F& |' I7 T0 H
' j& X. |1 v, |: }1 K# R1 @- /* 使能 D-Cache */
* |8 i( a; K' j) I6 U - SCB_EnableDCache();* F" O7 V7 k1 T4 K+ V& c1 a* b
- }
复制代码
" A" E! z1 p: o/ w 主功能:
' O+ m) G6 m" c/ t! s S _# \/ i
主程序实现如下操作:3 A4 M7 {; U1 r" X
2 V2 x4 J' C' L 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。0 B. i& K, O$ O3 h+ E* C
按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
, c& B7 d& f3 f5 S- c# z- /*
# }& Y: j/ f; R8 U8 R" ` - *********************************************************************************************************! p/ ~6 D9 W* ^2 `4 ?& m
- * 函 数 名: main6 u0 s+ X2 h$ B4 u/ g
- * 功能说明: c程序入口
* Y% S8 k; m' ~: R+ f - * 形 参: 无3 ?7 C! M3 Z1 _2 h0 E
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)
# ^" J1 |: f! O - *********************************************************************************************************
( y) G: r/ A, }* S: W- h3 W7 b7 { - */
5 p+ \* U% M2 w- v8 ] - int main(void); `9 r/ t {, u1 v, W G S: R) K
- {
4 f: z, \4 b0 l - uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
' A& [ x. G( ` - uint16_t i;) ]' w4 L- i. k" S% L
2 s' H% u* _7 W* _$ s5 |1 ?; ]
# W% h# n& O8 e* J- |5 _7 S- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
" n- [4 ?3 v" l% n - PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */+ g! Z4 \) s/ X# J4 ~) a
8 l6 M4 r. C3 R$ T- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
b' {0 V& D0 @+ i& S( q) Q - & I/ [4 s( m @' D" [' l$ Y8 L, a
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
! ]0 a5 v( }) L5 R0 Q. i$ v - {; l; ~* r6 `' N3 X& G
- /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */3 q' E( j2 x0 }
- testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) +
$ a8 G0 H9 v/ x( F- S$ | - arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
$ H9 D, J5 y% `& X# f - }# R3 V( p% H- Y# [( ` _. h4 m' D! [
- & f; m! E. `' x( _
9 }/ E( {9 c! M+ _( o+ v- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
% [3 p4 X4 V. u5 ^
! q) [1 @0 U; U! a( E6 A' z- /* 进入主程序循环体 */
x8 n0 i, F4 X5 n1 N - while (1)0 x; S( d. Q( j; w0 I0 g9 F
- {
4 ~) l6 u0 Q/ g/ a - 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 */1 M2 y- v' \6 Q
; ~# g& r; F4 p' k* r i
# P: O8 n6 c/ T- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */
3 i. N: d! m6 b) G8 n+ {$ k! W - {( X) w$ Q9 [) H- ~3 ]' V; v
- /* 每隔100ms 进来一次 */
1 P( T( U% e+ }/ c+ ^ m - bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */
- q: y* H; m9 |( E - }
5 _0 W3 _9 o, X5 H! Q H. L: I - % e, W1 z$ M' l3 r
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
b% }/ h2 D) m- K - if (ucKeyCode != KEY_NONE)7 _+ P, A8 N, Q' |- [, s
- {- C9 T- K$ k" d1 i
- switch (ucKeyCode)" g) Z V" L4 {$ o( G9 }
- {. O; b3 Q# c: M) V- T7 v- n
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */$ ]& @2 O. {8 I! f
- arm_fir_f32_bs();5 _7 ?" h7 h8 l7 |6 t: Y
- break;
! T# o7 Z' E# }+ b- C
2 i* @& t2 @) O
8 Q* J$ j; |, b# N! F- default:( s! u" t. b6 d# A3 {2 h/ m2 ^+ \8 e
- /* 其它的键值不处理 */# ~* ~, ?6 S1 b1 v t
- break;$ Z2 w& \( W; K* f8 O0 T& Z) S
- }
' k# ^9 A: N, v1 y! r) v. o% C! M - }
% n& p& |0 T7 `6 { o; E$ j
1 p# X5 k4 q9 I5 J: f0 i- }
2 O2 ^( n9 Q% x( B# I9 P3 G8 T( | - }</span></span>
复制代码
1 s8 Y4 E& m3 }- C40.7 实验例程说明(IAR)' {$ P* R: B$ h0 k" H
配套例子:
) \' j8 n3 r# F* z. u2 g& ]V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)
7 L/ C2 R4 L8 E# k+ a" D! Q. B2 ~ W7 S" D# X6 v0 y8 b3 e8 e
实验目的:% F( U4 R3 s" r& L4 v8 A
学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波% R/ J h/ E$ ^5 R
6 g2 N/ u; U' _6 o/ s7 p实验内容:
6 F& o' [1 C/ r( e- u$ Z6 P启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
9 O: w3 F# c' p( H按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
, T- W9 K& A1 \$ V9 W7 E/ G0 p6 v( v. A: y+ X; i
使用AC6注意事项( D. B5 J# z8 ^- h" A4 x
特别注意附件章节C的问题
! v6 R1 Q( X/ U, ^ @/ k7 ^0 R H# Q/ J5 R, ]
上电后串口打印的信息:
- M" ^1 ]8 N+ ]6 X
4 j' Y# u0 ~$ g波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。$ z0 u; K1 _ ?2 b
m* u, }% [3 _3 V5 \5 M
* O6 J9 Y! v% B8 d2 n" d" ^+ Q3 j9 U1 V `! X- |( t/ ]5 |/ S
RTT方式打印信息:
/ E5 X! X1 O: m, N/ h4 U" y
" f4 q0 h: Y! h2 c# R
0 E* [, R* O. y% b; ?6 s3 R
+ }+ Q3 T v$ w程序设计:
) I& k9 e+ h8 z2 w: Y+ P9 K4 ^* T9 p$ P# P
系统栈大小分配:
3 I0 U0 A- K, ~ i K4 ^; Y2 I- o3 `( h& ]. n( r- p1 @
^1 c* r% z% F% `2 ?3 G. R7 X/ T. A. l2 Z. H/ {2 v9 h) h
RAM空间用的DTCM:
/ l7 I) L0 |3 X M+ y, Q( [' Y2 ~5 c* `. x
) {- S4 h$ d4 ]+ m% D
+ {: Q8 x Y: l1 k+ _! ]* D8 s 硬件外设初始化
, A1 S; l0 T) m; u7 T+ D- e3 b' {# D7 W* \4 \' E8 ?
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
7 ?- w1 S2 e C0 S# H( r' _) ~+ _3 t$ q
- /*
* H9 @* P) J( n, B5 j2 a - ********************************************************************************************************* B/ p2 ?. e0 p/ K8 H( t6 s6 p
- * 函 数 名: bsp_Init5 L! K: P7 E9 n# u B& S! [# U
- * 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
' ^5 F e5 r1 k! l: B. t: I% h: z - * 形 参:无) N2 b3 e- H4 w, }0 C3 Z& Q
- * 返 回 值: 无- k. I9 e' z. [' M0 i# n* N; [
- *********************************************************************************************************
- @+ c* X+ j- w" r& A1 P1 k& W' e - */
0 x ^/ O5 `7 e6 \9 b% {3 F - void bsp_Init(void)7 H, U0 w9 q, m4 e
- {$ _. c7 Q8 [- l
- /* 配置MPU */
! R3 i; c6 k6 \+ [1 l7 y& Z - MPU_Config();
8 _9 e2 l' K1 @7 P) A4 \8 O
' ^" g: H" E& J: S, ]: G4 [7 L- /* 使能L1 Cache */5 ]. @/ g4 Z3 U& y* L, T& h
- CPU_CACHE_Enable();
0 K, B/ Z! {& I8 n5 |0 `& s
' q# N+ [0 |8 \4 [6 U2 u- /* 8 A9 v# X( H1 `! V
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:8 B) l+ l d2 ~0 i( U0 W- n
- - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
8 g( ?" y7 s# J2 f - - 设置NVIC优先级分组为4。/ ~- T% j, F1 p7 N
- */
6 p& |' |& t u9 N) ~/ w3 { - HAL_Init();; G. h+ L# N, @0 s0 H! Y0 o
% ^/ s1 Z1 j* i7 d/ H; o- /* - O0 c: w. l! {, f
- 配置系统时钟到400MHz4 v. K/ Y3 B9 z$ ~$ c+ q) W# u; x
- - 切换使用HSE。
! R( D9 s. p6 _4 C - - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
9 A5 f8 u7 E1 ^, [; h3 C/ \ - */
* \! d0 A7 j' } - SystemClock_Config();. ?: B& M' \; b, h
0 J/ h- J% j# U' c! d2 t" ^- /*
; ?: X6 k" E- g2 ^6 ^ - Event Recorder:
; ~7 p8 A, r0 O1 W. j8 X: r - - 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。
+ i+ x) V) M. K3 T/ S/ y3 r, j - - 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
: x* V. A/ M2 ^) m0 e - */ ' y& U5 c1 G4 f7 L# }
- #if Enable_EventRecorder == 1 + w K6 m1 c" S6 f( d: ?
- /* 初始化EventRecorder并开启 */3 b# V- }( b% A
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);) R6 l0 r# I* s0 z
- EventRecorderStart();
3 W g# }3 c$ |) J - #endif3 w6 L0 Y4 \& O. a" P; ?3 I
- * e$ j6 [3 U7 U3 w0 N; i4 q$ 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 */& S& S. E9 Z0 I1 T* f9 H. r
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
/ c+ X( e% F! m1 D: t - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
; W- {" s5 {/ {8 ?: t6 p: `! n9 [$ v - bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ - g P3 [" ^- M) b; E* `
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
, s/ \# D2 I- n+ {! D+ K - }
复制代码 % {1 B c3 u' X+ f$ X
MPU配置和Cache配置:4 |9 m* k; ?% V- u# q y. r. \! R
9 m" z0 e e. H6 q p
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。
" j o% e; w( x# w# [/ {9 P9 \
3 O% z0 ?) R8 j' r# u1 b- /*
& h7 z! r1 z/ E - *********************************************************************************************************' K: T1 t6 x* |" p; l1 H3 X
- * 函 数 名: MPU_Config% @- M* i2 w. |; M( r
- * 功能说明: 配置MPU
; G: J4 K1 B* X) s z - * 形 参: 无% u* t: Y4 d6 |2 \
- * 返 回 值: 无+ w9 O6 L& V, M. z
- *********************************************************************************************************( g4 b5 h5 v# n3 g+ W8 `$ y2 S
- */
' }0 e* o3 [1 S% f* q - static void MPU_Config( void )
8 R3 d4 l) @: [/ ]: c9 ? o4 { - {
- j. b. `5 ~; s7 B - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;9 m) `/ s0 |* A( o. Z# o
- - Q; Q! c9 n: z$ t. r2 ?
- /* 禁止 MPU */
# F8 V; r9 |" B( c f( {. W - HAL_MPU_Disable();
+ D' d2 c0 u8 c9 z - * @, S. D: B- u/ P
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */! q$ ], B+ ?) D" s7 I5 p
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;6 M& {$ K) y$ x
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
0 b4 z% D, ?, ?/ _6 x) p" l - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
" m6 `' k' s$ H/ j5 V - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
; `+ m! _7 G( |9 Q - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;) b% Z% ^& l. v2 J8 g% E) V" {
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;" s! E. O( k8 W- f+ i* ~# {, M1 \& @
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
6 ]( z( t+ {1 X8 W; v6 Q8 f" r; W( j9 C" d - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;3 b( a. V$ ?6 g: |2 f! T
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
/ Z N7 a2 O3 ~, V - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;0 O$ R v f# m) D. a2 \) W. a
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
3 R: [. ]% R; M$ g* m, J
$ a/ G# c# `2 q% d( P* S I- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
# S- x% d0 k x3 ]' ]1 ]: {! } - ( U' L) A1 z6 Y5 U
- ( M/ b9 t% X; V
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */2 R: E; O5 g( z/ t! J G. F) W3 \
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;: U# s9 [7 r' O# ~& w; a8 w
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
3 ?2 T/ z8 T+ f& ` - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
( T: I8 q- @7 a$ @9 x - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
# o6 b @" [0 p1 } - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
u# J& |2 s& }4 T - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
& d0 p. i& s" l; O' v - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
: B% U, U# `; K+ m - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;& q9 u3 d p6 G# Z
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;3 B6 p( _3 z8 T7 b: c7 K7 G$ r
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;1 O# c9 `5 y9 r4 k1 S3 W
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
! o+ G7 `$ G9 b+ [ - : s( C, @2 I! ~, \
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
# _ ~5 f/ Y, s) n9 }
6 m/ {1 D* }1 W0 b- /*使能 MPU */% h) Q& D( a1 Y/ c8 o( K
- HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);( A4 ~% y0 }& G% D# a
- }
# C8 s* D) v! U7 m+ U$ W
/ I: L/ y) O4 ]) L- y% v( o2 ^- /** d: s; g3 U3 A3 x' B
- ********************************************************************************************************* y/ t. f) V' @1 z: ~0 Q) u
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable8 Z, |! i) X8 L _* b5 v7 G5 N
- * 功能说明: 使能L1 Cache
3 d2 l2 d' y( L% b/ @ - * 形 参: 无 S( Y+ t* w6 |7 y" Y
- * 返 回 值: 无
4 v9 E. M7 B6 I a% d - *********************************************************************************************************
$ [3 @$ A$ `5 l: F% y9 [ - */
% [) }$ d0 [) w2 h1 ?" M; K - static void CPU_CACHE_Enable(void)* [% k/ ^5 V9 l% Y2 V% k! ]
- {
' F! n& D1 @3 C2 F - /* 使能 I-Cache */6 P; [$ c' I9 q- v
- SCB_EnableICache();
7 K* x) _1 P2 b- U; B4 i6 Y
z1 E5 c4 G: j3 v- /* 使能 D-Cache */
. O1 g+ t5 v* ]" {( ] - SCB_EnableDCache();6 W- v2 V2 r8 J1 _1 n) \, {
- }
复制代码 I4 W1 z# h K" o& s
主功能:
* p9 C. f$ _( o' A! _3 p) N! I' S; t1 a& ~# W+ X+ q
主程序实现如下操作:) v5 w+ P. \# x) R0 ]) D
" T& ]% H r; d$ ^8 m: D
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
( c8 c. T9 q! g2 S& W* W 按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。 R7 o0 H0 ^! Y1 ~
- /** ^" v3 M1 Q/ c4 q- H4 T
- *********************************************************************************************************
v2 ]: o" N( G - * 函 数 名: main
9 g* ^- I0 d9 r7 @% j$ t9 ~2 b - * 功能说明: c程序入口# N, q8 U* b B" L( ?
- * 形 参: 无 c3 w u/ i9 y! g1 K
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)" Y9 U$ v9 ~; L8 T
- *********************************************************************************************************
5 }7 Y7 x9 Y/ N4 C! }: n; h3 e- P - */2 Z( o5 ~' G, F2 t$ Q/ }
- int main(void)3 k( ^1 B: B, c6 ]9 B) U) x
- {) T, ~' F2 d8 @/ N) A
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */3 R% j0 n7 P6 ?! E/ ]
- uint16_t i;
, R& Z8 k4 W' l! R5 k8 V# f
, j1 t0 ^2 ^0 n; \; O- R, f
: A2 O6 c j# Z2 l$ ?, N" i- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
, V |) F7 ~; |* @ - PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
$ F8 C' k$ e' O" {- `; @ - - }# N, j. P- U3 H
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
& M2 v) [% P, A6 D - , c* F+ W9 a- o5 r
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
5 X: x N0 @. u( Y- R+ H% K3 k - {. |7 t3 ~* @( F% d8 |, J
- /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */! i1 C6 d B8 c E$ J0 e
- testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) + : |4 @0 X2 M P% q+ y$ ^
- arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
9 {! Q: \" Q% f3 \) O - }
, A* v8 h4 c+ o' ~
) W/ @! O& b- A. J% r1 f% d
% l2 v9 [) |0 ^7 S- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */; [* i+ t- v4 M8 R4 S- S. e
- 8 w$ y, D8 c. {
- /* 进入主程序循环体 */
. Y. U3 ], k- o& ~ - while (1)
8 B- D8 M/ ? g1 q# B4 C6 c - {
1 D$ ^$ i) Q n6 h - 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 */8 o' A7 ]# ]% B3 @
- . n6 O0 U. J+ e, A$ ]4 s5 x
- + b$ W1 Z/ c1 Q' q
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */
, m- m8 s) K8 S2 z7 s- q$ l - {
9 R4 S$ u2 N2 R7 o1 J4 R - /* 每隔100ms 进来一次 */
; h7 T& [6 T8 m$ v. J - bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */" Q7 z- [* e$ v) X# I3 S
- }# C* l1 q# K: a9 D% h' J/ ]
, h' m1 q3 b/ E# `- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */9 z8 k9 `& y+ w( F; b' |# x
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
( a7 k; X- I& e( K" Y - {/ d" {: s( q, ]* e
- switch (ucKeyCode)" x l# W) _# C5 F; n# P5 v5 b# t+ W
- {
% q% I4 j9 |) I - case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
* @1 ]- I4 t' @8 E$ W - arm_fir_f32_bs();
! [' g7 Z+ v3 u# f: h h, i - break;. O; o" ]# d7 \) R- s; W
& {) T. A2 \( x H" E
; D* S% O, s- A1 J9 c2 j- default:1 r4 g* k7 P% e) o: [- I0 n
- /* 其它的键值不处理 */
% m; W$ ^& b# h( o: S& g. L - break;4 M% f6 @3 [( d6 T( k$ F
- }
* g* H# B# E; F8 W - }, S; w# l, N: y3 n, ^
! w3 Q! V* ^" m- c- }& g# M9 E! \4 [6 S1 \! Z g
- }</span></span>
复制代码
" |, Y' V+ i9 u! M. S$ _ \40.8 总结+ K. z* f% D$ @" H
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。
9 F; j" V" z1 h8 o7 E2 r# M' I9 T2 n' T3 q8 M1 J
1 b1 ~7 o) w% I! }( d M7 C! S* @, f# |0 ^9 t$ S
|