40.1 初学者重要提示7 d8 i. J4 t8 U: O
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:, x2 u! T* U* O& `6 S
$ [+ P4 h1 [9 f; d, i
所有数据是在同一个采样率下依次采集的数据。& _' N8 X/ I2 n, J
每次过滤数据个数一旦固定下来,运行中不可再修改。
0 F* n5 L+ g% D! P( n/ }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。
. W! j' L# Q. A
`# G3 r( U/ h& x) D40.2 带阻滤波器介绍, D2 o2 b% P# i: B
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。" T- Y, J4 w- G4 `) U% S7 {4 `
2 p8 _3 v- l# a! h: u* \" L8 @- e/ v: v+ ~" W
( ~& m4 i/ [6 g0 }1 h2 T40.3 FIR滤波器介绍9 M0 U) p( T' V3 B
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。' y; R# o; M, C& i
7 U8 `) J: e8 v) H% `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:7 w, x1 O0 {' \
8 H$ p8 H9 t/ e1 _$ A# U( V2 py[n] = b[0] * x[n] + b[1] * x[n-1] + b[2] * x[n-2] + ...+ b[numTaps-1] * x[n-numTaps+1]
, N D3 ~& T0 W" R7 \
( P. U) b, I0 L8 e) P( S结构图如下:: n; V( _" ^, w+ q; P8 X ~
/ O- C% A, ]/ f: Z+ p* ?2 C" Z# b
0 i! l( I6 {$ c1 u+ K% z% I+ E
, ^, H# B( H' D' h0 U- W" h1 @
) y; B4 L# Z0 P% F% Y. Q9 j' X! u$ B6 c" o
这种网络结构就是在35.2.1小节所讲的直接型结构。
" Z/ i. `: [* v" d! A7 }7 O, P4 Y6 ~( ^4 s7 P! y
40.4 Matlab工具箱filterDesinger生成带阻滤波器C头文件7 A% \: B# r/ N' z* }: O
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:
# N2 u# G/ e% g5 Z% m; I1 g, |/ ^3 M. H) S" ~; ^3 s2 B0 b9 N( L
- ~& D' I. M4 d9 q
9 o; j$ {2 j9 Z9 @# u
filterDesigner界面打开效果如下:+ G; D. Z1 R& d- G: }' C* A1 x
* Q- N" f" @7 B/ N1 D" [
2 J7 \* [; U7 B+ F7 I6 v0 S. [. q3 U, F+ w; P
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:
: B' z) |( D2 }
' i* ~( Q# \7 K5 |- q% H* {( U' V/ U' x3 C/ m" k2 F9 D
+ p; q3 y' z( g2 r& K2 Z0 k9 i2 j
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:9 ^1 o# ^! s* p& L E
! S! g: E7 U; p% t% f
4 I! m( \! b8 u7 z* X6 l4 D7 }
0 z5 R8 D: |8 `5 r5 y然后点击Generate,生成如下界面:
2 J, J: G8 Q6 B. ], t6 y2 [7 x% c; r0 @+ U4 X" A9 h) j8 V5 i0 M) {' r
( z5 g# J5 H9 B' N' f' `
' @, A& r8 W0 n8 B
再点击保存,并打开fdatool.h文件,可以看到生成的系数:/ _' _5 i0 V; J, F
; s* g7 ?8 L7 V! X3 W* `+ ]4 T
- /** n' @' b8 G: X- C
- * Filter Coefficients (C Source) generated by the Filter Design and Analysis Tool6 h- K$ O# a5 G! a; u) F. P$ M
- * Generated by MATLAB(R) 9.4 and Signal Processing Toolbox 8.0.
/ ~, `- ~4 \. {+ O, @+ X) x5 o& @ - * Generated on: 20-Jul-2021 12:19:30
; \- b% B/ ~" ~0 _1 |2 c( g1 E" C - */
' w1 i9 M/ K' i4 q1 l) H; r3 E; {) V. Z. U - / N" x& B8 G p: D1 |2 j. G
- /*
7 H, E( T( ^# N s - * Discrete-Time FIR Filter (real)
$ ^8 h2 J9 K0 _/ Y - * -------------------------------" X# Q2 [3 V3 F# Z& a
- * Filter Structure : Direct-Form FIR
( ~/ q3 i- p" V7 A- c! c3 u - * Filter Length : 518 t1 y# s0 J5 B. S+ A$ U/ F
- * Stable : Yes
6 n7 K9 e1 p6 i J; E9 h) Z - * Linear Phase : Yes (Type 1)
1 m3 j$ X+ ~/ W - *// W O+ f) {% w- m0 h& `1 {# T3 k
- 0 S O' g% s) H4 U7 M; r$ t& U& G& U
- /* General type conversion for MATLAB generated C-code */
) g: s- X8 [8 j - #include "tmwtypes.h"
, R3 g" @) j9 L9 s& A6 h4 x _ - /* - C! |9 ?3 b* f$ i1 f/ g ~- D
- * Expected path to tmwtypes.h $ i& K" i' Z- L6 Z$ n/ G* @; [, q
- * D:\Program Files\MATLAB\R2018a\extern\include\tmwtypes.h
( E6 F1 k, w! V5 z& q. V# G* I - */8 Q$ a' X1 ^2 w2 p7 n' B) G# H
- /*
* }/ u6 _, d* g* |# m - * Warning - Filter coefficients were truncated to fit specified data type.
) [4 H. [! {# h4 v6 B/ s - * The resulting response may not match generated theoretical response.
+ t* d7 j! V/ j% C - * Use the Filter Design & Analysis Tool to design accurate/ w7 a+ u |0 Z4 A2 I7 z! v* E
- * single-precision filter coefficients.3 F$ }5 q T$ e; d
- */- e+ S$ ^' l* E* i1 u8 q5 \7 b) ?) O
- const int BL = 51;
) @, p4 V1 ?' } - const real32_T B[51] = {
: b5 u4 q0 K! B M0 M - -0.0009190982091, -0.00271769613,-0.002486952813, 0.003661438357, 0.0136509249,# t7 \4 G8 D$ i4 @- l3 y
- 0.01735116541, 0.00766530633,-0.006554719061,-0.007696784101, 0.006105459295,& C1 k. z7 T: E: s
- 0.01387391612,0.0003508617228, -0.01690892503,-0.008905642666, 0.01744112931,
5 s |( d P: P- e - 0.02074504457, -0.0122964941, -0.03424086422,-0.001034529647, 0.04779030383,
% T u9 M3 E) v+ N - 0.02736303769, -0.05937951803, -0.08230702579, 0.06718690693, 0.3100151718,) v5 y5 c& f9 {5 v/ q
- 0.4300478697, 0.3100151718, 0.06718690693, -0.08230702579, -0.05937951803,
; ?( l- a, j. G8 D2 d - 0.02736303769, 0.04779030383,-0.001034529647, -0.03424086422, -0.0122964941,* J$ z q0 K: G7 A3 l0 j$ K
- 0.02074504457, 0.01744112931,-0.008905642666, -0.01690892503,0.0003508617228,! |0 a. W2 i0 k- l8 H8 f
- 0.01387391612, 0.006105459295,-0.007696784101,-0.006554719061, 0.00766530633, d" `7 C( w! s6 ]% c* ~/ g
- 0.01735116541, 0.0136509249, 0.003661438357,-0.002486952813, -0.00271769613,
) H1 M% ^) C6 ~$ J: g5 r3 Z- N - -0.00091909820910 |4 Q! S2 i/ `6 M
- };
复制代码 ; N" z$ f3 O4 m5 F
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。
: _0 X# O( P9 X- T' h n
) j! {0 B9 V7 N! K$ ^" ~
5 B: F u4 b. e3 c) x; w
: ~ k2 E" @8 Z0 G6 ^8 {( t
: ]8 `1 q# Z ~; O: w9 _9 ?7 F. Y1 d5 E
40.5 FIR带通滤波器设计
- s* V5 J# r6 O. U, _3 Q" i' M& D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! X, B" ]% W) j0 Y6 T7 S& M
. V/ Y/ R! J- t+ S# _! _滤波器。" J- ?( C; `+ ?' V+ f' g8 o/ c
. _8 g+ w3 k6 f. K- C
40.5.1 函数arm_fir_init_f32% {4 p/ N% _% G0 l+ o$ Z! |
函数原型:* P! D- ~( i# V& K. O" A3 A; e2 d
, L+ W% q& B/ i J- void arm_fir_init_f32(
* @% r- r, B4 a- d - arm_fir_instance_f32 * S, r, J$ {$ Q$ A/ R' K
- uint16_t numTaps,% Y0 @! c, @/ Z* S
- const float32_t * pCoeffs,
5 y9 o* `; b: ?+ K9 V( L5 p - float32_t * pState,- O0 q9 E8 b$ Z9 D9 Y
- uint32_t blockSize);
复制代码 ' Q6 v g: m0 D$ A- Z9 R0 q' a
函数描述:
, W( j6 M7 Q4 W" g* r& @: A6 q& {4 ^) F( ~8 S
这个函数用于FIR初始化。
- R. V' I' b& Y8 E* h+ ~8 E1 j/ [0 w/ [" L$ Q
函数参数:, d- m3 L: \' @ x' N
; K @( n) u6 D1 n7 K7 R2 w5 e/ d 第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。0 i; J* Y; l: ]5 v+ }6 Y" u+ u
第2个参数是滤波器系数的个数。
/ J. @- r! b6 F& ? Q; N3 `% ~0 F6 w( B2 s 第3个参数是滤波器系数地址。" X2 J. o$ z8 ^6 V
第4个参数是缓冲状态地址。
% B5 q3 {& \ K6 [ K! c 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。8 W7 r1 t# m8 z7 m* k w. ?0 z
注意事项:5 R; A. R% R9 s" l+ d/ c$ D
- g; K& Y# D; M1 i9 M! R结构体arm_fir_instance_f32的定义如下(在文件arm_math.h文件):
. I* x! C+ d9 d- |. P; S
% X+ h, B; q+ b, S. f) B- typedef struct" X& G" |7 v( X" y I
- {
4 C$ y+ U& o" S# B2 ?" s" ` - uint16_t numTaps; /**< number of filter coefficients in the filter. */
( Z8 h/ d% ]" O - float32_t *pState; /**< points to the state variable array. The array is of length */$ I" P: u- j1 l! V
- numTaps+blockSize-1.
" I% T- o( |/ w) ^ - float32_t *pCoeffs; /**< points to the coefficient array. The array is of length numTaps. */
9 W" x2 ]* v% t. N - } arm_fir_instance_f32;
复制代码 9 W, k: j. T, ~: j
1、参数pCoeffs指向滤波因数,滤波因数数组长度为numTaps。但要注意pCoeffs指向的滤波因数应该按照如下的逆序进行排列:3 y2 M7 i7 x4 {, s0 d
% q+ f( I4 [( S
{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[N-2], ..., b[1], b[0]} ; I2 w+ e# T' R; h) `. ]4 ] [
4 ~- [+ X7 _$ | b6 }2 `% k: h
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。- [3 C+ g( t0 u
$ O1 p3 f$ e: Q! }5 j: I
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。
, d) O0 o5 G6 t
7 o8 v7 j; m; k0 N3、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。
/ d/ u$ D6 V2 k3 h$ a, R/ S5 Y
9 a- E- h: W% t1 `6 b40.5.2 函数arm_fir_f32
6 @, w0 T% \8 j9 D# g函数原型:
) l, V1 p: [- Z$ v$ S7 m& s; l9 T) V! h2 ]" O0 [" V
- void arm_fir_f32(
3 z% t J3 V$ O6 _ - const arm_fir_instance_f32 * S,
( @' e# g+ O4 K# W - const float32_t * pSrc,( M* [. H1 x7 v0 b/ n, F
- float32_t * pDst," T6 R6 K6 ]# N- @
- uint32_t blockSize)
复制代码
; b7 g& `9 F! J3 d函数描述:
; p. A1 r2 ^. O, b/ x) }" A4 C3 G: P! ^% n
这个函数用于FIR滤波。
/ u* u y S* K/ z/ v: m7 V6 b6 C3 r' P, J C8 `
函数参数:
9 n- q* }) T8 O. X4 G9 l
. g8 F% x2 t E! O 第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。
' T7 j4 p. ^: X$ H9 G& Y* J5 n 第2个参数是源数据地址。
% D" a; _) K/ ? 第3个参数是滤波后的数据地址。
8 } w1 \4 s5 q+ e 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。
7 D# x% u. K) o* m# I5 L0 K$ N
1 d2 Z) }1 N$ c. V+ n, S* f40.5.3 filterDesigner获取低通滤波器系数
' ^6 c# h6 c1 @设计一个如下的例子:5 n& E% \" R# P7 \ F/ y1 a
3 ]1 k! j3 {. l: g6 y) N# P信号由50Hz正弦波和200Hz正弦波组成,采样率1Kbps,现设计一个带阻滤波器,截止频率125Hz和300Hz,采样1024个数据,采用函数fir1进行设计(注意这个函数是基于窗口的方法设计FIR滤波,默认是hamming窗),滤波器阶数设置为28。filterDesigner的配置如下:- W) Z) { {* q
4 H2 G0 z) t. N, \
: a% U/ v: q+ A3 I4 V6 M1 E
- p9 {* U' |. \/ R6 c: G
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。) f0 X3 Y; F `* g; G) T
N3 q2 u" V" y# \40.5.4 带阻滤波器实现
( c$ r7 m. } ~" y. a4 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。
+ s3 }7 Q1 n7 A
* O% }( |( a7 S3 @3 a2 K; n- #define TEST_LENGTH_SAMPLES 1024 /* 采样点数 */$ d: O' c, M1 O5 Q$ ?. e, @
- #define BLOCK_SIZE 1 /* 调用一次arm_fir_f32处理的采样点个数 */0 b0 l% a0 w. h9 b
- #define NUM_TAPS 29 /* 滤波器系数个数 */
% f! n: h! Q) I b: v! p$ g
6 C9 w4 \3 f6 i$ l* G4 b Z- uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;5 g0 Q) x1 P. y7 B8 v5 Z! l7 W
- uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE; /* 需要调用arm_fir_f32的次数 */: q9 H: y# v. A' c4 }
- 1 K" V6 f/ c4 s
- static float32_t testInput_f32_50Hz_200Hz[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 采样点 */
1 A$ k4 Z' L6 H8 D - static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 滤波后的输出 */9 y8 M' P7 \! d/ s0 {1 y+ g" M t
- static float32_t firStateF32[BLOCK_SIZE + NUM_TAPS - 1]; /* 状态缓存,大小numTaps + blockSize - 1*/
& J: Z* T8 [% o6 v2 i
3 M9 G" r( f5 h9 j2 T7 l4 [, V- q- + d$ S, A& E. x- s+ `
- /* 低通滤波器系数 通过fadtool获取*/
3 U4 d" D6 U% B0 n$ M8 b! @9 \ - const float32_t firCoeffs32LP[NUM_TAPS] = {# v: r# r$ X0 i6 p& @
- -0.001822523074f, -0.001587929321f, 1.226008847e-18f, 0.003697750857f, 0.008075430058f,, u4 ^, _) \- ], ]( L& G
- 0.008530221879f, -4.273456581e-18f, -0.01739769801f, -0.03414586186f, -0.03335915506f,9 N( _# U# X1 V: G( o* N- i
- 8.073562366e-18f, 0.06763084233f, 0.1522061825f, 0.2229246944f, 0.2504960895f,
" E. q( l' G9 Q6 N: K - 0.2229246944f, 0.1522061825f, 0.06763084233f, 8.073562366e-18f, -0.03335915506f,5 t& w+ x! ^1 n* { }+ S. C, J4 F+ |
- -0.03414586186f, -0.01739769801f, -4.273456581e-18f, 0.008530221879f, 0.008075430058f,
Y' b$ G$ _; S% B( J; H - 0.003697750857f, 1.226008847e-18f, -0.001587929321f, -0.001822523074f" e9 u- A& e E1 P0 C# |
- };- r( ~3 c' o: H7 w7 L9 ^9 C/ [
6 f5 L" y: V+ P- 8 n: J/ v0 Y% M% N! a7 h/ y. H
- /*& Y, K, w. K! V/ s: b* B" m% R0 l
- *********************************************************************************************************
3 o' H$ h4 X( u7 b - * 函 数 名: arm_fir_f32_lp$ M. J- F) |. {5 Y6 Q
- * 功能说明: 调用函数arm_fir_f32_lp实现低通滤波器
$ m+ L% ?: y5 T& U1 ]2 G% f+ M( o - * 形 参:无5 B# Y0 v. s! |! {2 P
- * 返 回 值: 无8 [: Z- f6 ]) w/ _
- *********************************************************************************************************5 o' B, A( w* k* ~" u6 L
- */
) A! M# x% K- k- U% r. P- n7 e# @! p - static void arm_fir_f32_lp(void). L+ O' b" \9 @" o3 w
- {
, z2 p0 W1 q1 o' f3 b - uint32_t i;& B Q) F5 R+ t$ ?
- arm_fir_instance_f32 S;- ]: Z; h- w* i9 r$ R
- float32_t *inputF32, *outputF32;) [' H. j+ `0 O6 u
- 8 G, h8 t6 Y ~7 d* S5 t
- /* 初始化输入输出缓存指针 */, ^& C% Y! C- I A
- inputF32 = &testInput_f32_50Hz_200Hz[0];
* C5 h f: ~ D' O2 f - outputF32 = &testOutput[0];+ H# A0 M: K9 e9 J( {
- 8 s, f1 f/ w0 F, ~( i* _5 R
- /* 初始化结构体S */
( @" z% V6 \0 Z; n$ a - arm_fir_init_f32(&S, 4 A1 c, P0 b: C9 P( t" U: C
- NUM_TAPS,
P! `+ H4 Z2 z- A - (float32_t *)&firCoeffs32LP[0], $ l6 [( V7 }+ u* U
- &firStateF32[0],
$ Q, @. e5 f' ~9 N" l7 ? - blockSize);
9 b& W" ?* R3 k4 Y# ?
9 s' f+ d8 h0 m8 w- /* 实现FIR滤波,这里每次处理1个点 */, c8 M. ?/ j$ A( v
- for(i=0; i < numBlocks; i++); B/ p; j: ?6 ?: v6 k% r' z8 Y
- {
$ V& m" o0 Z) q - arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize), outputF32 + (i * blockSize), blockSize);
& e+ w1 H( j9 m) n8 P - }+ t9 j9 Q4 h/ h
- 2 |6 j g! L1 U. h: c& x4 O
- 7 ?/ h9 Y8 c c" Q
- /* 打印滤波后结果 */
3 n5 P/ V3 n0 u/ Y4 V3 h1 `1 I8 U - for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)' \6 C! j( H" b- v
- {
0 @1 ^9 z9 |. W9 W! D$ n - printf("%f, %f\r\n", testOutput, inputF32);- f6 d+ E, S0 d/ T% W: `, V
- }' c! _1 ?/ D. [7 n# n2 A
- 2 N% B3 P/ z# L4 _
- }
复制代码 {3 v4 B/ S2 v9 ^+ r; ^
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。' i4 D2 ^" @7 `: K
1 A9 r* c/ A1 g* z/ H& y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:
; o* e; |4 X( K
$ @4 `& {' g5 K: T3 d/ t$ G( o- %****************************************************************************************
, u8 l: a* ]: Y" g/ k9 M - % FIR带阻滤波器设计
+ N+ |9 c- j5 c4 n8 @& q" y! g - %***************************************************************************************
6 {& b! l# E+ h& ]1 g$ N2 P1 u - fs=1000; %设置采样频率 1K; n3 s4 x1 v; ^, _* [
- N=1024; %采样点数
1 v' v; Q2 u+ Y# a2 d - n=0:N-1;
- ^6 \+ E, U2 u5 m - t=n/fs; %时间序列" K/ c( w ?) M3 i2 B. w8 k \: A
- f=n*fs/N; %频率序列
& k K& N7 d E0 {
9 W* Z w Y# ~) [% ?1 P- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合
6 M$ J! C0 V) ]3 ` - 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。
9 e5 { W6 W6 g1 I - y=filter(b, 1, x); %获得滤波后的波形
- A( W# s" H% k6 d0 Y - subplot(211);/ X" f+ u( R# g% \
- plot(t, y);
* Z% B7 c2 Y6 l% k - title('Matlab FIR滤波后的实际波形');# [ ~3 Z" Y' E
- grid on;9 j: M2 a5 f; R8 G6 d9 \
4 Z! V, w" U4 Y$ H4 b2 [$ c- subplot(212);4 x$ I: k! ?3 G& X2 L1 I: b
- plot(t, sampledata); %绘制ARM官方库滤波后的波形。
- f2 ^& z& {& A# T# c! _7 e - title('ARM官方库滤波后的实际波形');
0 g" p) w. ^# P M- d; p) x( Z - grid on;
复制代码
! U1 G' ?9 K" e: d$ e. X5 sMatlab运行结果如下:
7 b* [' _- w6 z
1 g* D* P1 d k. @5 Z
* I$ y/ X5 g4 u+ T N- @$ x& g% Y2 u/ u- M
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:
" A. R7 x( p6 ~ C/ C, K+ ^: F% A" G# @2 R4 C$ X
- %****************************************************************************************2 z( P/ J4 E* c" q, h% Q% p
- % FIR带阻滤波器设计
7 P+ }7 Q5 s* r( z2 e - %***************************************************************************************# I) S$ ]/ v- Z: \; ?( q$ W
- fs=1000; %设置采样频率 1K: @! f+ C0 x1 ~" w. C
- N=1024; %采样点数
" X2 o0 H) ]/ y3 m6 S. ]9 B3 N - n=0:N-1;4 i% h4 u" x& c! W2 l1 f( P8 n
- t=n/fs; %时间序列
" Y; J7 Q" N% O3 N. e - f=n*fs/N; %频率序列
4 z$ G0 {0 l. n7 T- b9 J* m2 L
% a; V" ~# j2 f& z- J- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合 % \/ `& m2 V: I0 Q" {! k
- subplot(221);
( y9 H# g! b' l4 z - plot(t, x); %绘制信号x的波形
* j; w6 l K1 I. A - xlabel('时间');8 k* e; X' ?& W7 f7 C
- ylabel('幅值');
/ S+ O) [' \ {+ h6 y - title('原始信号');
2 W. o4 y: q0 y1 o. v7 U( H4 y - grid on;# q- ]4 y8 U. G
- ( D1 t6 b M- T+ U, J' T# F! B7 E
- subplot(222);1 H9 }0 U# i) T! U s8 X% _) T
- y=fft(x, N); %对信号x做FFT # X6 H7 v V" m$ `# j3 W
- plot(f,abs(y));
, Q: X8 L" o0 S - xlabel('频率/Hz');- N+ _6 P0 v1 m1 ?: o4 O$ [" U N! {
- ylabel('振幅');
) X+ ]" c( c! J* F# i0 @ - title('原始信号FFT');
7 D5 `) g f3 a. Y, F - grid on;* S: L$ \( F5 W4 L# z" \0 P
7 y! P5 x4 l# s- y3=fft(sampledata, N); %经过FIR滤波器后得到的信号做FFT
6 i3 h: X/ \$ |) V9 T - subplot(223);
8 R, y4 ~; U u b0 B+ V5 B - plot(f,abs(y3));
) t- [7 ?4 A7 z" R) G0 ?8 u - xlabel('频率/Hz');
" J3 ?& s6 o- r3 l - ylabel('振幅');: v' m/ e0 J: V) g8 I
- title('滤波后信号FFT');
* x6 u3 c2 @! N% U0 i" @ - grid on;
/ k% D2 l/ S1 `8 U
0 `( V' A# z/ J# {. u- 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。
' {( X; N, e+ U, w4 h - [H,F]=freqz(b,1,160); %通过fir1设计的FIR系统的频率响应
9 u( h9 U0 ?, J' ]/ _, s - subplot(224);
; d7 H) i. o1 p$ ^) R - plot(F/pi,abs(H)); %绘制幅频响应: H' v$ \% |& [1 d; o7 }/ V+ v) l1 l1 I
- xlabel('归一化频率'); ( l$ L6 O( R. q5 K% w; i1 Z
- title(['Order=',int2str(28)]);
& q+ ], o+ s! x; I* Q! S; Y W - grid on;
复制代码
Y( g n, u* A$ iMatlab显示效果如下:2 C1 p+ v" ?4 m7 a2 t% G7 o. C
, r7 K% G4 ~+ Z: a" Z+ ~- ], E
* S& J% v7 g" w# ^. V. ~. N! t
4 M; }& [6 }! i4 T& M9 o/ P- x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。
/ w- S- a- i, m% \
* i# T; P) @: E" c1 c m( V40.6 实验例程说明(MDK)
8 R, r% M. k; `% O9 U b配套例子:
1 N+ L! ?7 E# e
3 C2 a4 w7 y, u1 k1 e5 \9 _. O9 D* VV7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)1 J2 M2 C e6 o# [
( L) |4 P' L% O+ F( T实验目的:
& R% m3 }* D2 s! T5 G$ J学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波5 R, \! C; O: N4 N3 H6 N
8 o0 V7 l' b+ B" s0 r5 o
实验内容:/ X, |% `* i0 A9 E3 b6 T" u3 W
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
) h/ n4 f# u7 b按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
. a5 _% q& y6 P* \8 y! {; C" ~3 |( I( N% f; r
使用AC6注意事项
: I" f8 `/ c- I) d( Z特别注意附件章节C的问题
0 s" J6 h; }0 A1 F& E T
0 P* @* {" L) Z/ u# F上电后串口打印的信息:
% g+ `) z- ]9 s7 n
0 P' S- ^( @; S波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
5 J$ F5 \! F0 J! ~( k, ]/ m( s/ ~: @% Y7 T O1 e: @8 ^
' L m. s$ s, Y3 x" d- M5 D% M+ L7 w, N; q) ]3 l1 f
RTT方式打印信息:5 v* E! a+ S8 p; q. X2 `5 F
. w- t0 _9 s2 W) {+ B
7 A( c. H/ R0 t& J( i0 o
" y$ ~& j5 M# v5 x! \程序设计:* a+ K! r" u9 K" e4 m; W
; n T+ o4 }; q T9 O$ g: ^ 系统栈大小分配:
7 N$ q0 A# A+ Y5 A* M4 R2 j
8 z( I/ b, U. O! K M5 m: D; k( A& c, q- |! [% o& F6 t
+ J5 x- P1 D' C7 }2 D& Q RAM空间用的DTCM:
8 B1 Z4 g/ y& U& D
! d# f; p* C/ A5 {) y( ^- [* _! b* U: \
& o/ F b1 d0 l& o 硬件外设初始化
) J7 o. r/ o$ `6 }0 y
# L6 m6 S/ Q; R+ H# y* ~5 `5 d e硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:8 E. r6 E, T. d! p
) ~0 k' k, O5 H4 H! M: Y- /*+ ~9 Z: G) i4 b" G
- *********************************************************************************************************
- r- a6 X7 K. ?, m p# }/ F - * 函 数 名: bsp_Init& c2 x: e* ]" |$ A+ b1 V
- * 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; T0 R" e% h' u, q4 z
- * 形 参:无
6 m4 I6 P0 y, {! e. b: ? - * 返 回 值: 无% P! H& v B" ^7 ^% C
- *********************************************************************************************************8 B. G$ I0 @4 }( x" E4 ^
- */2 G L6 S6 Y/ {. @' j% v! a
- void bsp_Init(void)) |1 y9 h3 L' a2 p) R
- {7 ]8 ^+ u& d% n Q0 R
- /* 配置MPU */
0 v# y% R( i# i1 g# @5 G - MPU_Config();
: _5 c& Y8 r( z/ t7 N1 X6 a+ b - 2 G; \3 h( l! o
- /* 使能L1 Cache */
) Y' c5 x1 B- |( U! { - CPU_CACHE_Enable();
9 R/ P9 Y- e3 z5 P, B. O- P1 Q - + Q1 t; m- V6 ?1 e, Z4 Z, z/ m
- /* ) j9 b# c6 P5 l
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
# Y/ E. ~1 Z2 l8 Y - - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
: w' j. U* h9 U% [* Q; h - - 设置NVIC优先级分组为4。! ^# f% c# j: Y
- */+ T! X1 s! m* {8 o
- HAL_Init();- z+ ~ h( _( e% W8 N! W1 c
2 v7 C9 l3 d3 V) n, \2 h- /* # k- Y, {6 L3 [$ w8 g5 o
- 配置系统时钟到400MHz
' _0 T1 T4 q ], v2 k* a - - 切换使用HSE。
( a, i$ P) @( s2 b, m' G - - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
. Q4 R: e" h- s6 t* U Q - */0 k; q' Z0 B9 r$ F
- SystemClock_Config();
" x& ^" O. F1 o! `2 ~
8 p7 E% }0 q9 N) a- G) ~- /*
% a" F& g9 l4 r+ a - Event Recorder:0 p" \5 h* J" }% U N' }
- - 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。+ z9 ? Y1 a3 K, _: U4 g' 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/ P" _- T# E' ?$ N5 Z
- */
# K# W* Y* w% {* K+ W - #if Enable_EventRecorder == 1 / C. X" y" X7 \6 K' O/ X2 W+ A: L8 W
- /* 初始化EventRecorder并开启 */( T. O& x( O# R
- EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);% I# ^& \, V* L9 I% o
- EventRecorderStart();
* n) x! [6 B/ B7 N! d; k- o- O% W, R - #endif
' U) |* g1 ~# R8 c$ o) D: I9 ? - ) d6 o3 T6 c$ O# B Q7 a/ |0 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 */% }9 b! m- e% ]9 o8 _+ l$ ~
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
( T$ S" J8 H( x W9 M7 n - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */( d2 g0 x; }8 m! @" F! [
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ 9 [- ^* R N k; l. q# u
- bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ ! g0 B6 Q2 W3 y- j; ~
- }
复制代码 " I4 F5 t2 e% `
MPU配置和Cache配置:5 C% G7 } k2 o: R, B
( _: R3 ]2 E5 r' Q+ n4 ?& f' E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。
3 X5 d$ s$ U6 U: p h$ ?2 _- g# k6 _4 M# F
- /*
) T: Y- l! {2 _1 J( n6 c - *********************************************************************************************************% ]/ c: ]/ l Z+ M3 _# P, \ a6 U
- * 函 数 名: MPU_Config3 v3 G/ x) Q( S8 W9 V W
- * 功能说明: 配置MPU* V3 h* i2 q$ ]8 Q& U8 L# E
- * 形 参: 无3 ~* ^5 C# @+ e& W5 w) `
- * 返 回 值: 无/ u/ b3 W8 B) _- T6 Q
- *********************************************************************************************************4 n% _. I. o/ o% Z
- */1 r" @7 E3 q- V% Z |7 w% B
- static void MPU_Config( void )
- u/ E; g5 t0 P4 g) J v3 K4 i- R - {
! A3 }1 p$ c$ m2 K - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
, y! Y2 j% j* w5 e
, G& o6 V' c v/ {; W, I% A- /* 禁止 MPU */
% ]7 v* r$ |" x - HAL_MPU_Disable();. T1 m1 y2 { q5 J3 i& |$ }: B: H) ]
- ! M3 O9 v8 W9 m, _2 [
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */9 Y5 L& H$ k+ v4 D: k
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;9 M" O# C3 ~. ^1 p2 g$ w
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;* \! ^7 ~7 Q, w
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;: ^/ |8 {4 N% @; A4 n- J
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
( l3 U( H8 V+ T( M: C - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE;
7 b/ n' F. o- G9 s - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;% c* a# b1 y* E, y6 l
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
6 k! c$ `) V( Y. }# Y7 ?' z, `: n - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
. v. D7 d7 P0 o - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;1 k' u7 G, y! m& ?
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
% U# O& `) J) f' v - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
6 Q# Z, t7 \& q
4 y4 R0 `2 [+ d: x$ s- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);7 ]9 o3 p, ^* m8 l& F
- & X" T! y) C8 L, [5 N
- % r P9 u: F. Y7 j, v
- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */8 ?( `7 B" k# f$ c( q H
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;# k' z; I) s, Z* t/ I5 U; H7 ^# T
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
1 ~- f" ]) N" Q1 R: A - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; 5 C2 c# G, b- K* s* q6 {
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;" S" M4 j9 N( c
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;1 O6 Y& @" f( m" q8 I
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; 1 j( l, ^: D: @# O& }/ L$ i
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
* _" V4 o8 g6 I - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;, F# `4 F6 b8 y+ @8 u
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;1 O ^% U3 q# u+ ?: t1 v
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
0 E& C2 L, x' K. G) I5 v$ B/ B+ a - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
4 N9 t$ G& Q5 z& Y& b- `( t( R
5 e) B! o% I7 M( ?- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);' Q; s2 _1 V& u
8 A% k+ W$ a& S" t- D0 k- a, W4 s- /*使能 MPU */
: a+ S, W X* I! \& B" H& N - HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
/ S7 V; d# a2 u# R) U, ?8 j% p - }
) h* e8 j) U& r) ~' [ - 1 D5 `) I: w2 Y u! `* Y
- /*
; S$ C; @1 B7 O$ d8 X) [0 } - *********************************************************************************************************
- R; z: Y f# @7 P7 O - * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable3 Q0 z8 ^, w5 ^. p8 o- G* F/ j( O
- * 功能说明: 使能L1 Cache% N' \, K% S1 @1 t c0 ^5 M; N
- * 形 参: 无7 }- G _# I n/ v. H4 R1 x+ y7 x3 F
- * 返 回 值: 无; z! K5 A. T2 ~8 b5 M/ ^# f
- *********************************************************************************************************
5 E/ J& H6 @: u6 h* J6 n - */
6 y( H5 }" T! ^) [+ e - static void CPU_CACHE_Enable(void)! ^$ T' y4 W2 w. `% c8 ~2 h& z
- {: Q) S' c" a9 I; Z9 V8 U2 c
- /* 使能 I-Cache */7 `6 ]) K Z% Y; h! @. m( B
- SCB_EnableICache();
1 B5 H& m* U X! F3 u9 C
$ k$ F7 b4 z- X/ C( v$ @, @- /* 使能 D-Cache */
$ {4 e3 z! q4 a1 U1 B+ }% I - SCB_EnableDCache();$ x( Y5 j! D! A- W
- }
复制代码
, X. g; f7 a; y% Z& W 主功能:
W9 C; X0 t, \4 r
0 |5 G) [7 l7 ]$ x% h( {6 ?) X主程序实现如下操作:
& j8 E: Q- t8 w& M# Y! ^7 ~, x9 B% L0 a$ [5 A. B) ?
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
8 Q; m8 x( }' h* k! w 按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
5 f/ }/ l2 |: z. A. `) l/ T- /*
. Q- E0 \9 B' ?$ K! \ - *********************************************************************************************************; V5 C Q8 {% e
- * 函 数 名: main
4 c6 i" [/ J( ~( n: \* {, R4 v5 N; n- u - * 功能说明: c程序入口
7 s+ E; U/ @ v" H$ V - * 形 参: 无
8 i, K4 d1 I$ @- `- q" x - * 返 回 值: 错误代码(无需处理)) K# x8 Y) X2 L' |* J- l5 V) ^, W
- *********************************************************************************************************
/ ^3 d2 S+ g& E7 x# u! }# Q - */! W, g* F k! }# c9 d# D: K
- int main(void)
3 d2 Q. k9 e6 o - {
" n- R4 j4 q" k3 i* U7 E( W) O - uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
. _* Y8 z7 Q: s0 ] - uint16_t i;1 z; |# B. m+ s! g% k
- ! d2 h* c: `: L$ r- h) ]9 |
+ J$ }5 H( n8 r2 m# J- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */9 Q# e: W7 a, q, d# Q
- PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
) Y% R& T: l) e6 B/ r. C3 Z
3 T6 [6 Z6 t( V, F, ?- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */9 @# Y) Y0 L5 {' a
- ; n8 I5 q- e3 s7 Q! e
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)0 X( d( d# ]7 q3 B2 B. U& {, K
- {# B. ^9 M0 x2 K# Y* v4 H: s1 V3 Q7 x
- /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
5 I3 I# m1 j$ g0 Y% [1 d: L& p - testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) + # ]% N! \3 J- e' d/ Q& z9 |' C0 A
- arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);6 @$ u( _, ~. s1 D
- }) u: K6 A+ a6 f, y5 z$ O5 Z" }3 y
p! T( R( x% w% F' P- % ?# x( T9 D$ E0 i8 R) `4 j
- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */. U5 b8 U$ j, X/ V R6 C; s
) V2 u* l& B6 N6 o2 r6 V- /* 进入主程序循环体 */) T. U, `& m1 u: X6 C8 i4 [2 l
- while (1)
4 b2 g# W8 ?" k; m+ J - {
1 @% U& ^ }2 p- L - 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 G( x$ v/ Y5 T6 ?' A
- 4 J% h- y9 k5 d1 M# i. U) ~
# X4 X o9 o$ {/ Q' A, X, c- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */
6 }: m& I' f, ^ Y( R% f - {+ ~; @" \& K G; J! V$ `1 G9 ^
- /* 每隔100ms 进来一次 */3 \: \8 O2 e, Z2 A9 K d4 y
- bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */
( h, d3 P! e* d/ p - }( \7 ]$ d4 O5 k7 w" z k w
! M7 F" G- B m: p' B- J6 z2 n% m. o- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
8 a6 F( i7 ~% q# Z" t" E% E( ` - if (ucKeyCode != KEY_NONE)4 Z/ a# Q. [/ d. F& A/ @+ z# R/ ]
- {
' j( u( f& l, x6 H - switch (ucKeyCode)
& _: b, x2 H, q6 n$ P* o - {" o" j6 D& }. ^
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
+ `% a2 h; d r) T) d6 d. G - arm_fir_f32_bs();
9 o+ s1 w. q# R - break;$ M2 K- W) T# e* @
4 E% M! v, b2 ~ m! O$ p% L
4 E- D8 d9 f2 y, `- default:
# u; L1 g2 l- c; m2 w: w - /* 其它的键值不处理 */
5 D/ V. p, Y+ F3 y+ x - break;
% v8 Q# B5 R5 u& e/ E4 f4 r - }0 q4 O! ?, K2 }, e4 M- \8 {, n/ ~
- }
/ e a( \( E% _# h( C1 P
# K: J! B( T) v( V! {# G- }) t; O2 Z- {6 l
- }</span></span>
复制代码
# c2 R- O: k; ?$ R2 c40.7 实验例程说明(IAR)) W$ Z1 b" Z7 F' Y
配套例子:
; P6 B" [, Q$ vV7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)5 R* O9 z: \$ l- F
) }8 R! e' I" g( A. S实验目的:
/ H% m; l8 H% i. o/ l% D$ e6 f学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波
+ `% O& ]* ]6 l! W9 T9 x+ E, o
# a. ~1 j/ U3 t# S3 ? I+ \实验内容:6 Q q- m$ N) [+ T2 ^9 F- \ @
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
+ _* }2 ~& d% @0 w5 f+ C7 h& y按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。+ c. O" F- O6 ]
4 i9 Q7 C1 b+ p6 ]' s
使用AC6注意事项
) E, J8 p% e# y2 N$ C特别注意附件章节C的问题
9 u) T' s$ p4 P4 B$ q a& n7 g: _( @5 i" T
上电后串口打印的信息:
! T0 t5 P$ m- t# u6 h1 @; y
; V N: m! J8 c5 r d波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。6 r8 N! x! E+ d# F; ?$ P
% @* v4 B6 @& W0 s7 {0 C' M
$ Q: g* C. E) h" x, j& h( n
7 h( x0 y+ I8 t# P& `, e; a" E7 DRTT方式打印信息:
6 t8 b+ `; v4 m+ ^
0 t+ C9 C1 [! S5 P9 }) ~9 H) m, j! Q& b
/ L$ h2 ?8 z) C3 t
程序设计:
1 N& t, Y6 v8 y" R F
1 W4 B# R) n7 E$ u9 L 系统栈大小分配:
* X7 o3 S* T- H7 C+ r0 g7 X) J! n; N! c% z
- z8 e: r q. X D3 ?1 h4 ^" Q) v7 V3 C9 \* N$ k1 I# ?/ U3 q5 U/ u/ j
RAM空间用的DTCM:2 H* w6 t T+ ?) g( t
/ c+ u: w- J8 R1 \$ D3 c1 u$ n" A$ K1 {; O
. M9 g( R1 X+ q( b
硬件外设初始化
6 T" Q. E9 m. S, O# K6 l2 {& P9 l5 t/ n V' W4 G' _ W' v
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:* X& X$ M9 p$ S0 r' D. H
& t T j2 M! Q' G( e$ h6 ?: ?- /*. X5 \$ B1 s/ k2 J- r0 U: h# r) ~
- *********************************************************************************************************
9 s# M' P) d5 r! v8 s; i4 p - * 函 数 名: bsp_Init6 Y" J4 n* l2 i' U6 j1 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
( C' s2 ]" v; ?) [ - * 形 参:无& z/ ?4 v6 R- N @! y( y
- * 返 回 值: 无
% }. G) w2 Y4 y7 s! O# I9 W - *********************************************************************************************************" r- S) a% J7 j/ W
- */- k: }- Z, U& M0 Z3 r
- void bsp_Init(void)
/ {, u8 K2 T# V9 p: m6 I& y! u - {% S: c1 j. V& Z1 O% [
- /* 配置MPU */
; d1 Q- d; G3 {1 H - MPU_Config();
4 [8 Z) c1 l8 o' e- y+ ~: \
0 W$ y# |! {, B u) H& _- /* 使能L1 Cache */
/ W" A9 Y4 P5 p2 { - CPU_CACHE_Enable();: l8 D$ Z3 g" d6 N' C# O" K' r
- ( f! X/ n: z O+ G/ B Q! b3 x
- /*
( ~! p `# E0 c) w) g: |2 S) ] - STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
8 s. w% ^7 D9 j- G" A - - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
# l! F6 `( ^* j) x4 k - - 设置NVIC优先级分组为4。7 Q9 L" q5 e* X4 V- N8 E6 ~$ [% l @
- */: ~! Y. g6 t2 p. Q" A3 T
- HAL_Init();
/ H4 u+ t4 ~/ W* M6 j( \ - 1 S/ X. r7 h C( A3 v
- /*
8 i! \( j' ]6 R0 ~6 }; ]: a - 配置系统时钟到400MHz. q$ Y! K; C* S: c2 p$ C4 E
- - 切换使用HSE。, T. A" O4 k, l- W$ O+ R! e) I( z( S
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
" `% R4 R @2 B. o( ` - */) V6 e( M$ T3 l1 R6 b
- SystemClock_Config();3 q% ]" [% g1 }6 ]
; {: l1 l1 a, W- /*
) x1 P/ _) M" S. e0 T - Event Recorder:
; [4 o3 G: e9 m. J. c5 N$ D2 g3 E - - 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。
6 y8 e2 _+ h0 N* S, Y - - 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 {. W6 v: [+ t1 _ - */ G( k) [" [9 e: W5 p1 C
- #if Enable_EventRecorder == 1 3 {. Y) A( o @
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
- ^$ M% M4 t. s2 _8 L - EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);, |2 X( O( v1 s) _
- EventRecorderStart();. |$ ?, @5 h1 C3 ^( g
- #endif$ j( [) v/ Y# T* p% A: `; x
4 a( V6 z9 X. k( 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 */
% K& E/ j( a8 W: d% N - bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */8 ]! k- G P1 \" v' p5 f+ \" S
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */- J2 T9 g/ A; ^( X
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
/ w4 D) \# J' u4 ^/ M - bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ : O5 s0 z+ B- `/ ?0 `4 ]5 P
- }
复制代码 8 G8 r4 [% \/ j; z
MPU配置和Cache配置:
1 @! s: M+ e# V( }" S0 |3 p. E* R! o0 w4 E0 s
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。
. I; K+ a( J. J8 `3 W6 r( i4 ^& O
- V u; K% I x, r- /*# z; m1 g( i I/ e4 m$ ~" P
- *********************************************************************************************************
B6 [+ @9 k' L - * 函 数 名: MPU_Config2 |0 ~, L& n" w" e* K0 s" @8 x
- * 功能说明: 配置MPU! a7 B1 y# a- t( u
- * 形 参: 无
4 E9 m5 G. w; ^. i) k8 W6 W - * 返 回 值: 无
/ E/ G2 J: T% S - *********************************************************************************************************
& O- [, y. c0 o6 L6 w+ }9 D; } - */
2 c* O1 n+ p$ L9 ^7 ^* z - static void MPU_Config( void )6 w$ Y( C" g9 Z) T6 m
- {
2 a& c" s) D) n' F& X$ w) b - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; G5 A! c- i. o3 Y, y6 x
- 9 {$ O5 c: l4 {" [+ B
- /* 禁止 MPU */! K0 R0 v- W. o- O" w/ `
- HAL_MPU_Disable();
' U; L' z, H" p; w+ T1 N6 a3 Q - 9 |- X" S/ ^; H0 y3 d
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
4 B V$ Y- D3 a3 _ - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;" s: r0 E6 Q1 |5 j1 S
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
+ x2 y4 ?. y$ \, q" U# I8 T - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;3 T0 j) A- V+ @- Y+ U
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;/ S' ~+ v: x# y
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
8 Y1 E o1 J# m - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
; H( N7 p" H. g4 U, ?7 O( i& W - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
. F" ~2 U/ e6 Z9 B5 d - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;6 v0 E( ^0 [+ Z5 A: R7 M, Y. H8 l
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
, m) f1 h6 |9 u5 @ - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;( h1 U6 r7 s* S
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;) n) O# R1 A, `/ }
# w1 ^& v. v9 B- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
4 K x7 P" j5 Y9 J% r/ ` - ; \/ J& K0 w" ^0 y2 A3 Z
& `, k9 U4 I7 j2 @! ^7 e- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
K# E0 W3 m& C; D& ~6 n1 w - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;" D5 e) l& }5 l- `2 g0 @
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;$ `2 }3 Q& u- y+ B$ ^6 t& [: n
- MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
' }3 N# |5 R1 o4 G; V, N - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;1 A. K2 ~) C: @: |! G
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;0 [1 C8 `! R* O+ Z
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
# M' |# M& P( n, ~ - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;2 N& S; J" g; ?8 [
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
# K- r4 {' X) N - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
" q0 J ^* j: {" D C% c6 T3 H - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;8 T j- G; z! n4 z
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;" W0 Q6 r( M7 Y" z0 I
8 K- ]. ]0 e: C( G# ^+ R- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
; s8 p% o. h. K2 b - & a/ G; `% L: H/ Q0 k: n. A3 O
- /*使能 MPU */
9 d5 g; A j, R7 D0 ]! w - HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
1 u; N0 l9 |. [% i- F, a - }6 A9 w# b9 g) D% W8 ]
- 5 W6 E% O2 R+ a2 c. X: ^
- /*
3 p8 S/ R' C# K& T: w2 @ - *********************************************************************************************************' ^( g6 u+ t* l
- * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable8 l' j, a; O& J; \! c U, i* I' m- f* h
- * 功能说明: 使能L1 Cache
# _4 p! x. n( A& ] - * 形 参: 无
! r7 n& U4 [4 d* f - * 返 回 值: 无
5 Z9 S. ]# m/ r) ?* Y5 g - *********************************************************************************************************" w( G' N* j7 M2 J/ q" d8 y+ m
- */0 ]* y5 h' ? a1 l, [$ S3 ^
- static void CPU_CACHE_Enable(void)/ Y5 @$ G9 J9 o/ ~8 v& B
- {
1 F! w+ Z+ A4 t3 k, G+ F - /* 使能 I-Cache */2 c( \- N, W; _
- SCB_EnableICache();
! u- D2 K# t0 g0 { - 0 C, |9 F$ _# ]+ p
- /* 使能 D-Cache */4 T8 @* R* ]5 J
- SCB_EnableDCache();# ` I8 V, n5 U1 S8 Z3 G
- }
复制代码 , K* d% K' W( S* Q& M' U' G4 Q
主功能:8 g5 K- h6 J3 ~! X% T# q
6 I3 F5 d. l9 Z( b1 n
主程序实现如下操作:1 |9 S( X' Z4 ]; f7 P
4 H; t# |8 `9 ] C3 U5 M; W
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
* U6 f$ Z& m E1 T+ _" a5 t3 u0 @ 按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。 Z8 J" j/ }2 s
- /*
* l. H4 D- \1 l- p0 ~ - *********************************************************************************************************
* w1 k1 z: [ A/ x' u7 W - * 函 数 名: main6 |* \$ o7 u) I9 e9 A: ^) e
- * 功能说明: c程序入口
0 o1 K7 C b( W - * 形 参: 无4 m+ o( Z( E/ J$ N( @! T: C
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)
1 {' W: o, Z+ o; J8 k# U - *********************************************************************************************************
/ D/ v H. G3 G4 j3 @3 O - */
; M f6 E4 a" `# d4 G6 c' P0 X, H - int main(void)
0 d/ @& j$ I" J7 \! l9 p0 A8 F1 S8 O - {7 l+ A+ R! K* f6 k8 j
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */) P* s: F- J$ ^4 k: z
- uint16_t i;
6 M" s- I% z- c4 R8 g# z - ( G3 h! L5 {7 m1 |- |( q- K/ U
- / ~- w+ L& q1 u8 {
- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */
/ E w% U1 B' H0 z - PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
# L+ e) ~1 B" u5 r: n& n9 F/ p) Q - # }4 } B. A b" X; |, [1 _. p
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
. M2 B0 W- D( ?5 ^- S/ f - 4 T V& o' o# g/ Q
- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
5 \ d4 _! f3 s I - {* a! e2 k1 N# L- l: }
- /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
. S+ q( C7 p5 S# Z- V - testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) + 3 X% q1 F/ H4 ^' r
- arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);6 [3 R& g0 Q$ t) Y
- }
" \0 N# p+ I! w2 w$ [8 x - 1 n; F4 c( X4 [1 i0 C
- , j( s: U. X" |% G- T; c4 Z
- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
* Q' k9 N$ s" c! Y - 0 l; z4 h4 G1 O5 r( x7 Z
- /* 进入主程序循环体 *// z8 U0 r n2 V
- while (1)) r0 Q$ G' h2 K
- {% n/ a4 x% }& o, 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 */" k7 i! B' c3 y2 \, w7 E; i
- & o: q2 C) ^! S8 f8 h
- 6 \+ K5 R% C5 M0 C4 z
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */
/ u- C" p9 W* Z% H; W$ R; N - {
4 Q# |! `- |8 t' G! q5 S1 Q - /* 每隔100ms 进来一次 */
7 U' \/ C( q- L1 B8 t" [6 J$ U) j - bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */2 O) b- h8 {# j9 J9 q
- }$ P {6 `: p& F/ d2 l, R
- $ T9 D/ \+ P$ M+ B+ {# b' D( w
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
( s* I# X& N' s( O: f8 k% x, V2 @$ { - if (ucKeyCode != KEY_NONE)3 f/ Y7 e, @! `+ M& z+ P: i# X8 I" X/ \
- {: l+ z e. s5 K- o
- switch (ucKeyCode)/ n+ _, C b- a1 g- K
- {" o4 Q' j! n3 M! ?3 T7 O T
- case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
! B% Z% F7 j. \$ f, ]$ b' t% W9 ` - arm_fir_f32_bs();9 m/ A/ t4 a) X. R' F
- break;5 v% B3 V- `: E% P
- ( w" y! Z0 h: }9 d7 m
- 3 c* G/ C7 t1 S5 T) F- r4 l* t
- default:& u" r8 B+ A! Y8 O
- /* 其它的键值不处理 */8 k/ v' L F |# y' E- r
- break;1 p# }7 k2 W m" h7 j1 t5 K! n
- }
- e/ N2 F% V2 P0 L! ~1 p - }
/ e; G, g2 F- m& Z s - + P1 G+ z3 L: a: @" H1 K
- }: _0 r2 p! U6 r# |6 N# z. t
- }</span></span>
复制代码
- e- l" h' e: s$ I; {. _40.8 总结/ M( Q x& E4 m0 K! |3 x9 j
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。$ {: W6 ^& j K7 X5 ^
) l' @, y7 w4 R5 J$ s- F' f- O/ j
$ z. C* q$ \- u& L) O
: e$ ~& f; B- W( t |