40.1 初学者重要提示
; X% z4 q6 @+ R: _7 ^6 \8 M1 q1、 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:/ T6 C2 o3 s. f! ^% X0 T0 N. Z' L, ~
! w& w! }# {6 E7 W5 N$ M- x7 G. o 所有数据是在同一个采样率下依次采集的数据。
6 ~8 a0 W3 a) p4 K. B6 n 每次过滤数据个数一旦固定下来,运行中不可再修改。
+ G @) r, W4 t. s. [% E- t2、 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。
7 a n9 c, d/ j* `+ W% a/ | ^- s7 f" R, ]5 j
40.2 带阻滤波器介绍; A$ c' D3 r) _$ G
减弱一个范围内的频率信号通过,让范围之外的频率信号通过。比如混合信号含有50Hz + 200Hz + 400Hz信号,我们可通过带通滤波器,让50Hz + 400Hz信号通过,而阻止200Hz信号通过。! N* C5 V6 S# u4 i3 I& L
9 b2 z+ Y0 F. e) y. e- {. T
1 g3 `8 L k( d" q' k, J8 Q' j" u
" U* m# H+ ]9 \3 u2 l7 ^9 b" M40.3 FIR滤波器介绍& a P( O0 Z9 e
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。" E5 A8 R) H/ o& c4 S0 _8 s* \! N5 Q
4 v3 R5 a$ I; q! d
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:( ?1 b+ z! H9 P0 x$ f+ i- ?
2 O1 g# h3 H' z9 R
y[n] = b[0] * x[n] + b[1] * x[n-1] + b[2] * x[n-2] + ...+ b[numTaps-1] * x[n-numTaps+1]& w: ?% k1 ]$ H, m: S, R3 {; Q
: m) n( F# ~* \% E8 A; L" M结构图如下:$ ~# u+ i$ }* u( K+ X
- C# k- g* ~8 Y: S9 @* B# {: _! S) X) O
$ |8 Y/ f* ~7 }7 c- O9 W
, I- A) q& i. _0 i: Q H A1 w* x$ i2 ?. e( x" K$ m
这种网络结构就是在35.2.1小节所讲的直接型结构。" `: G" _- S$ R* j
8 }* { T9 T& V7 [0 c+ h# O
40.4 Matlab工具箱filterDesinger生成带阻滤波器C头文件7 z |& Z4 i9 t4 q* \, r$ `. S2 M8 v
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:( i" B1 `: G1 D4 M
2 `3 F. W7 j9 n: x* `% z
k) o# q+ r/ A. \8 ]! v6 Y# G- h6 N3 O% ?& |- h
filterDesigner界面打开效果如下:
6 V' N! D+ @# H. V Y. g7 `) U# n, f5 L
2 Y3 T( ]1 t; @
, b' j8 U1 ~: } x
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:
1 s, e g$ ?" M1 {3 K8 \2 j6 l7 @" [3 h6 z
M; j' o' u1 s8 L r7 R% _0 F8 j3 U. R
# [9 u( k+ [* z+ s0 E/ n4 q3 E3 G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:: V8 \) f9 o* q" a
, z3 A* G; x! F$ }
$ ^% r! H' Z" u+ f8 Q
5 G' {0 ~( j) O/ K
然后点击Generate,生成如下界面:; \: [$ C7 {/ F5 `+ g* M- u1 \' I; G
! P5 x2 Y% x) h4 m9 f u' N; P/ g* W; i
* U! Q) A& f0 I6 D; h
再点击保存,并打开fdatool.h文件,可以看到生成的系数:
& p/ J/ z6 D. P- Y
, N" E4 h7 o7 P) R9 ^; G" l2 O" h- /*
4 t2 b" X( A- [: x0 d( o* h - * Filter Coefficients (C Source) generated by the Filter Design and Analysis Tool& V; D, p1 m, m; e9 L
- * Generated by MATLAB(R) 9.4 and Signal Processing Toolbox 8.0.0 }$ [& w" N3 o; n* b9 P$ B z
- * Generated on: 20-Jul-2021 12:19:30
7 p% }0 g4 F$ H2 z9 Y/ z3 Y3 S - */( T8 J; g8 A, Q
a5 A2 N/ Y- [1 I, r0 A- /*
% `2 Y4 a$ `2 r/ H9 b, Y8 w - * Discrete-Time FIR Filter (real)
* A! k& W3 E- q - * -------------------------------
9 t( _7 c1 {' F! K8 l( a - * Filter Structure : Direct-Form FIR/ m* }! S' ~1 R% l5 C" f3 x6 ~
- * Filter Length : 51+ S( T- j$ _" \' V+ c* H
- * Stable : Yes
9 B* V" {' A0 m - * Linear Phase : Yes (Type 1)
# W/ ]7 g v; A - */# H0 R4 F# H% [4 l; W
% S+ N; X/ F8 E& r( ^; i- /* General type conversion for MATLAB generated C-code */' n0 T* g- Z# F- \7 {/ S, C
- #include "tmwtypes.h"
% d! o( L: ~$ o) l; g, K) m - /* % C5 l7 p, w) I# A3 t
- * Expected path to tmwtypes.h B4 m, B3 Z4 R# u) r9 i6 G4 ]
- * D:\Program Files\MATLAB\R2018a\extern\include\tmwtypes.h % L4 d3 h- K) f, j) p
- */
; ?9 @0 N) B, R3 |- L - /*. H! y; P( P2 t& m* h7 n
- * Warning - Filter coefficients were truncated to fit specified data type. 4 s0 ?. @5 \3 p$ R
- * The resulting response may not match generated theoretical response.
$ y$ t5 K* q& O& J$ J) _ - * Use the Filter Design & Analysis Tool to design accurate
1 S, n, ^% p i: \; E - * single-precision filter coefficients.
# T( u3 ]! E( Z8 s6 Q$ I6 S3 h - */8 K3 e. N5 O1 s5 z, c
- const int BL = 51;
' p$ s& c7 ?: S& r1 A5 h! a - const real32_T B[51] = {
% o# {( c( t7 Q$ C+ z& Y - -0.0009190982091, -0.00271769613,-0.002486952813, 0.003661438357, 0.0136509249,
/ a) H/ D! i0 N: V8 _/ C - 0.01735116541, 0.00766530633,-0.006554719061,-0.007696784101, 0.006105459295,
$ o$ B9 X2 e- u' B; @ - 0.01387391612,0.0003508617228, -0.01690892503,-0.008905642666, 0.01744112931,
" f* t! e7 }4 v9 S0 W - 0.02074504457, -0.0122964941, -0.03424086422,-0.001034529647, 0.04779030383,
! \$ U. _8 @. D9 S - 0.02736303769, -0.05937951803, -0.08230702579, 0.06718690693, 0.3100151718,
) }7 u) x0 h: |& m& R - 0.4300478697, 0.3100151718, 0.06718690693, -0.08230702579, -0.05937951803,7 m* C; D" F" Y
- 0.02736303769, 0.04779030383,-0.001034529647, -0.03424086422, -0.0122964941,
% K: M; H+ M& q( O! I+ f0 Z5 F# b) j - 0.02074504457, 0.01744112931,-0.008905642666, -0.01690892503,0.0003508617228,2 l# D5 ?& {3 ^+ ]( c5 x, C
- 0.01387391612, 0.006105459295,-0.007696784101,-0.006554719061, 0.00766530633,0 K, A W4 A" h3 t2 i% t
- 0.01735116541, 0.0136509249, 0.003661438357,-0.002486952813, -0.00271769613,5 r% |. }$ z! ^. W" t+ _
- -0.00091909820917 ]) H! A, O' A- c+ q
- };
复制代码 5 F6 b% R& J0 Y% H: @1 W
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。
; k& X) j& @6 |/ O, U6 y- z5 ?! J- ?: @
: E7 D' l) y6 ?2 Z/ t
6 F! A, s* f8 M9 u! U( F9 r& f/ @5 n7 B! b$ I/ ~1 s/ x$ S
3 Y$ M7 H2 a( O; g' y
40.5 FIR带通滤波器设计" {1 K/ J; W( S1 i+ ]
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
% f. B$ z l6 I5 j% N; h( g3 l8 S# F ~+ q) q( b d( g4 `
滤波器。0 `: k }( F& f' ^- S j8 X6 f d
) r& T! q* J/ v- K% W
40.5.1 函数arm_fir_init_f32- |+ d& i" X% k
函数原型:# F2 a+ {* Z( q3 h- _4 w& G0 R" D
/ \! O$ u. \& k6 b Y
- void arm_fir_init_f32( P# D* g l/ \( H& y
- arm_fir_instance_f32 * S,( R! s# j Q" G3 d, g
- uint16_t numTaps,+ ?, P1 E2 m4 D% y4 [& u
- const float32_t * pCoeffs,: W1 G5 I5 [, M* X
- float32_t * pState,
) j- c7 [. O! U X. G$ i" w6 ~ - uint32_t blockSize);
复制代码 $ `9 |! n( o9 s0 o- K* Y& b# f
函数描述:
4 l2 X$ R' L: A4 r; C6 e1 C2 Y! F, }2 W
这个函数用于FIR初始化。9 A; ~9 F4 V+ x0 |5 W+ p
4 E4 {# k- K4 g6 K$ ~函数参数:4 U& I4 W& O4 V5 h2 e
$ ~! m4 u7 U! h 第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。
v: Z9 D; ^7 ]! L& ` 第2个参数是滤波器系数的个数。
) ]. t0 b% h0 \2 f 第3个参数是滤波器系数地址。0 w( d4 B6 r9 L# ]8 e; d& [
第4个参数是缓冲状态地址。7 e; [: A1 s7 h$ v F( [7 w+ G6 G5 U
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( o/ i' C. _4 ?7 _+ x: u注意事项:0 x9 X/ A* g2 Q6 d
7 m; G- D8 g1 F' N结构体arm_fir_instance_f32的定义如下(在文件arm_math.h文件):$ h: a& _2 |" v& j" [6 t
8 [2 N6 E4 i0 x/ X4 X+ O, Z
- typedef struct
0 N/ x6 B) ~9 Z - {
% C2 @) v( W- @3 w% G6 N - uint16_t numTaps; /**< number of filter coefficients in the filter. */
\, z: u( j {# U/ j, p - float32_t *pState; /**< points to the state variable array. The array is of length */
, b9 K. |* y# I+ c( \ - numTaps+blockSize-1.
/ s6 u' b- ?4 x8 h - float32_t *pCoeffs; /**< points to the coefficient array. The array is of length numTaps. */
$ c( f7 p2 b$ O( ?2 R - } arm_fir_instance_f32;
复制代码
+ x: n/ h) c* n) P2 `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:2 y8 h E2 j# h
* X' w1 `9 G* h$ Y0 j' R{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[N-2], ..., b[1], b[0]}
4 x/ _5 ~ \4 B5 S* h6 ~& h' ?6 t. `2 f( A1 k. b
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。
# d: h* j4 K- y ~- h5 {
) D8 w# H% T7 d% |+ i1 D9 G2、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。
- `: k2 l! m; S; X0 L D& V
$ l6 M4 A& ~, E% [7 P. @3 s/ T3、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。
; c T& r& ]8 i7 w. O5 z
1 T |8 ?2 }# m9 \' z2 j40.5.2 函数arm_fir_f32, `8 Y9 S: \ r1 d' v" {
函数原型:
" P+ [/ j* z, v) v+ J" b7 z: [0 i" |0 z3 m) O4 F
- void arm_fir_f32(
8 e0 M- b+ b4 T) ~ - const arm_fir_instance_f32 * S,
1 B9 ^) M+ m( ]" B( o4 f U - const float32_t * pSrc,6 R7 A8 P( \7 ~, v( c4 e n4 t6 h
- float32_t * pDst,/ L. B/ r2 }; d# ^
- uint32_t blockSize)
复制代码
) o- _/ m- j0 R" ?4 {6 m函数描述:8 M/ q4 }1 o+ {8 z+ Z/ i% R0 }: D
?& E0 D6 }9 O- T: Y( r
这个函数用于FIR滤波。/ c: z; A$ T; T8 j. f; Y
4 ^6 f1 _. P2 R9 A
函数参数:$ O8 T/ t# u) P; a5 c! n7 \; ^8 Z
5 C& |# Q6 e2 D( e* H# u2 u 第1个参数是arm_fir_instance_f32类型结构体变量。7 |7 i a' L# P q
第2个参数是源数据地址。
7 `1 h( [ o+ w* U3 Z' v2 n2 Q 第3个参数是滤波后的数据地址。; a! ?6 @, F D4 b7 E+ m
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。
5 L: M9 Q" P$ @$ d: U2 {! h
- ~8 v* [- \) O5 J40.5.3 filterDesigner获取低通滤波器系数1 R/ i# I8 ?) w) Y+ Q% u/ Y
设计一个如下的例子:; s* I3 W7 O% ^7 J: T8 d/ A# B
& O% \! J) J% S% O9 Y& Z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:+ K( o4 [- r$ H6 a- k
& r! q8 u( d$ P6 j& m3 I* e3 q# r2 w" ^
) N) M4 }/ y- R( h% g; w: H+ f! C: x0 N$ X% w% 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。
1 m5 }9 B- S" L, K5 M% g u; ~8 Z5 V5 f
40.5.4 带阻滤波器实现5 ?$ j9 D8 h6 S6 a5 W
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。" v6 E8 h: L; n5 c) L; u
; J+ f. n' ]( w$ |+ E/ q
- #define TEST_LENGTH_SAMPLES 1024 /* 采样点数 */
8 c3 P. p" s& @; n) a - #define BLOCK_SIZE 1 /* 调用一次arm_fir_f32处理的采样点个数 */# ?& h" C2 Z0 g2 s; n
- #define NUM_TAPS 29 /* 滤波器系数个数 */
; S5 a* o4 c) b - ( h: R9 T* A+ s% Z4 `( ^
- uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;
K2 E, N \$ k9 U; P5 r - uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE; /* 需要调用arm_fir_f32的次数 */+ K& o8 D. d2 f7 n a1 x, W
- 0 Z; V% A3 l/ z, m
- static float32_t testInput_f32_50Hz_200Hz[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 采样点 */
+ ~" \' R0 @( l: R: U9 G$ t# S - static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 滤波后的输出 */
* _: M5 {% g6 X& X+ d8 o - static float32_t firStateF32[BLOCK_SIZE + NUM_TAPS - 1]; /* 状态缓存,大小numTaps + blockSize - 1*/' A5 [) f! v9 q5 f2 T% J
. M5 ?% I" u- O1 [- , ]+ L% |2 G; P& j% j1 a" t
- /* 低通滤波器系数 通过fadtool获取*/
( x2 ^3 }# F8 x2 G; m+ ]' Y - const float32_t firCoeffs32LP[NUM_TAPS] = {9 R' F$ Z# U) e }+ Q7 S. b1 w! V
- -0.001822523074f, -0.001587929321f, 1.226008847e-18f, 0.003697750857f, 0.008075430058f,, h& Z7 d9 b& N. H8 i3 F/ ?
- 0.008530221879f, -4.273456581e-18f, -0.01739769801f, -0.03414586186f, -0.03335915506f, R& ~$ h- N1 q2 e' L6 k: T
- 8.073562366e-18f, 0.06763084233f, 0.1522061825f, 0.2229246944f, 0.2504960895f,6 n" I- w p2 e% K% E- }
- 0.2229246944f, 0.1522061825f, 0.06763084233f, 8.073562366e-18f, -0.03335915506f,# Y9 O) d9 }9 `! `3 c$ X
- -0.03414586186f, -0.01739769801f, -4.273456581e-18f, 0.008530221879f, 0.008075430058f,
* Z+ r7 n- M* S - 0.003697750857f, 1.226008847e-18f, -0.001587929321f, -0.001822523074f
- R" }* f: F; P t1 C - };
! G( ?0 C9 M* o# w2 n) l) r
2 ~6 x& x) F( B6 Z- . m7 g9 a7 ~/ w0 l+ l% V& \
- /*+ w4 ~+ E0 }+ D2 q. [0 z0 t4 N
- *********************************************************************************************************
* [9 j: p& G4 I - * 函 数 名: arm_fir_f32_lp% V- r5 f- | I- B4 z- E* e0 ?7 T
- * 功能说明: 调用函数arm_fir_f32_lp实现低通滤波器* ~7 z& v# b* C6 H9 z4 K
- * 形 参:无
. |& d$ w4 Q$ _# `5 P - * 返 回 值: 无 F+ B9 b& W* J+ y" Y' L) g
- *********************************************************************************************************5 x; d$ y/ m6 b5 F
- */
- B7 d# i% q( W( g ` - static void arm_fir_f32_lp(void); D1 ?2 }: R. ^6 ]" ]% @* G9 x4 c
- {
2 t% A6 g. o) V& y* \8 [ - uint32_t i;. @# E4 o% i+ I" e
- arm_fir_instance_f32 S;# `& \/ `2 f4 u2 G: X
- float32_t *inputF32, *outputF32;
" C% n/ p' ]0 V' g
( F) V5 U8 I/ A$ U6 o, \# n- /* 初始化输入输出缓存指针 */* Z: Q- x3 u: h( \3 u
- inputF32 = &testInput_f32_50Hz_200Hz[0];
3 V, I3 r# ?; Q5 v - outputF32 = &testOutput[0];- v& |; x) l# Y* t6 V
- 1 q2 \: T) G- \ O
- /* 初始化结构体S */5 [- y; R+ y% f) q
- arm_fir_init_f32(&S, 4 c" ?* |5 r1 X: _2 G# @) [
- NUM_TAPS,
9 ?- K! `: L$ p9 ]% k& S& H: W - (float32_t *)&firCoeffs32LP[0],
( l, N' r" d) v8 N2 R - &firStateF32[0],
3 u- y( m8 H3 m5 {1 ^" R7 ~ - blockSize);
' c6 b0 X& p. r - & Y+ H7 r [% C& ?
- /* 实现FIR滤波,这里每次处理1个点 */) e' ~3 w6 U( n2 u1 p) h
- for(i=0; i < numBlocks; i++)
! c. C" U4 f+ W# J% f, t. R5 S - {
! W7 R. n H2 }; ?7 Z0 d6 W - arm_fir_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize), outputF32 + (i * blockSize), blockSize);7 X3 C7 t0 {7 M0 h* c/ E. @% e% b+ P
- }
7 U4 X; m) _/ r+ F4 D a
+ l6 n9 T F: ~$ [- z$ _0 z1 q# ]& s- . S# |8 u4 q3 N) W; D ^3 W
- /* 打印滤波后结果 */
2 C# x) x8 r/ A - for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
3 k& ?& i; s B; O! N. Z - {/ ~+ H+ W" O# S% u* q$ w$ @
- printf("%f, %f\r\n", testOutput, inputF32);& I2 `# Q+ {6 F' ~
- }" a C4 Y. Q( K O) R; p* ?
+ J* H: ?7 F+ p) T- }
复制代码 % a1 \0 Q9 p+ m- M
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。) E. f( J+ b9 P( m2 e5 S
. Z1 A. e/ X. d+ _# f' d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:
& Q; Y! ^! [' [& B9 h
3 x4 }0 y( t8 M- %****************************************************************************************
. t& y4 v7 v5 n+ v8 e4 o - % FIR带阻滤波器设计! i: H- o1 H8 o, R0 H! o
- %***************************************************************************************
% t) f" P/ ~4 G X6 W" H1 y - fs=1000; %设置采样频率 1K2 V( b1 R3 q4 i, e6 B6 g; E
- N=1024; %采样点数
5 f# d& R' Y- ~9 V2 ]8 ?, n0 j - n=0:N-1;
- C9 V. B1 z7 q1 B - t=n/fs; %时间序列
( i: f* N2 c: g, g, s - f=n*fs/N; %频率序列
+ X* h; \# |- M
! d" P+ Q/ |) z$ X9 @- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合 4 n! V0 u7 F0 B! U' {& g
- 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。$ X# U8 u* W& x+ m" H" g3 c
- y=filter(b, 1, x); %获得滤波后的波形
. C5 s- i$ h# @* V - subplot(211);
' V- R. p6 ^( `) O4 W8 k - plot(t, y);
. c3 R/ L* o- t3 A, I( q8 U - title('Matlab FIR滤波后的实际波形');
& k% z& {* A7 c5 ^& L, u6 M* O - grid on;
7 ]# I5 s' C" i/ g% Y7 j
. @: W6 Q& z5 v- subplot(212);- A w( e m- S5 u
- plot(t, sampledata); %绘制ARM官方库滤波后的波形。
0 I5 E& G/ `0 I6 f p" R - title('ARM官方库滤波后的实际波形');
' E- G4 }. _) c' X, f. w' U: B$ ^2 N/ d - grid on;
复制代码 ' z( W3 O- U h) d8 o! ~. [
Matlab运行结果如下:
/ a! F8 k4 j! i
: Y1 t" c+ J" D7 q4 w: ~9 [+ N! l3 Q& u$ ~
# N/ T S6 O! v; x2 {# p+ E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:
% W3 P' q+ e( D9 G6 h8 y% ^7 e) B5 P4 |
- %****************************************************************************************
6 i) A, b- j$ O }" B q4 X* Y - % FIR带阻滤波器设计
4 |( v# _8 G, `- q* o( l2 _3 I6 s - %***************************************************************************************
8 X# {. K4 I3 g/ \: M - fs=1000; %设置采样频率 1K# I, I! j' S( v: V0 C1 ~$ d& A8 i
- N=1024; %采样点数
4 @1 W) v) K( \/ p1 z) _7 w - n=0:N-1;; ^9 G4 ^/ p3 I7 H" O# p* T
- t=n/fs; %时间序列
9 T/ B- r/ S; Y; O; L% {" y - f=n*fs/N; %频率序列
1 P9 ]5 ^7 V* q' @$ H( A, g6 H - 5 Z' v% o u) q) F. ~' h
- x=sin(2*pi*50*t)+sin(2*pi*200*t); %50Hz和200Hz正弦波混合
8 t9 ^! o7 S4 Z/ v - subplot(221);- P+ a1 q% r) a( T N
- plot(t, x); %绘制信号x的波形
. B+ z6 O5 R3 _* Y9 k. M0 M - xlabel('时间');2 L7 ~8 Y8 S9 Q! p0 A6 e0 k
- ylabel('幅值');
4 o1 P0 @9 |, S- q/ x+ @ - title('原始信号');
5 ^6 J# x7 I( U3 {- K6 d) E - grid on;% J3 a" S; M; |* c- J' t. A
) Q' L0 n3 O0 N$ z) q& T! J( j* h# S- subplot(222);& w; @) n9 j- \5 u: W8 n4 j/ w
- y=fft(x, N); %对信号x做FFT $ s; Y' g6 h) u p% m
- plot(f,abs(y));
/ ^; G6 @& ]9 I( k+ k - xlabel('频率/Hz');- _; P( I: k' W# ~8 j. Z
- ylabel('振幅');
* d- `, L/ [0 A* X0 e8 X* x" ~ - title('原始信号FFT');
# t) I6 J+ W% [7 |9 k - grid on;
/ r& a1 R; [ L4 H& v
7 S2 R" g( {( G* K- y3=fft(sampledata, N); %经过FIR滤波器后得到的信号做FFT F. J; h( v2 h8 l$ O0 Z: _3 j3 V# D
- subplot(223);
6 O v' C) L: U. B2 C1 U - plot(f,abs(y3));, K2 @; z! D: Z* W) b0 w
- xlabel('频率/Hz');
; m3 A' M. i' b5 ` k - ylabel('振幅');
1 T- v% b) N0 }4 Q9 C - title('滤波后信号FFT');! A$ W1 [* a/ v
- grid on;
* m: t" F* c. }: q3 ^9 y w - . L; {) l5 c; p d
- 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。
! S$ T3 a& T6 g - [H,F]=freqz(b,1,160); %通过fir1设计的FIR系统的频率响应
% F3 P8 y& \7 }) L( X! y - subplot(224);
" Z! J2 @" Q& N6 N - plot(F/pi,abs(H)); %绘制幅频响应) b$ \* E$ H0 L4 U! A7 U. k& |& f! W
- xlabel('归一化频率');
K) R: b/ w7 k" k8 C - title(['Order=',int2str(28)]);
& T7 Y* Z, {, m- X2 a& ~ - grid on;
复制代码
% s3 N* Q5 J$ h1 \) W: _& EMatlab显示效果如下:# b0 O- L' F) c
( I. s. G/ E6 S1 K
: {) Q. P% b6 D; C" @
# L1 p/ e$ J8 \9 \0 J2 h& l' i0 w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。3 E1 [. b x$ I7 _
& I# A1 H9 I+ s* X+ I
40.6 实验例程说明(MDK)# K" Z, J& Q( f3 Z/ M
配套例子:: i6 W: y% c1 X' w+ c
; ~, v: `% C5 @ A2 Y2 M& A' dV7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)( \6 k3 I e, B9 \. y* w3 L
; v. O* p. f- `- D( F8 M实验目的:$ c; i: P% G4 c
学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波) H" _- b: d g* y
+ ]& T- e% c/ k8 m; G
实验内容:
' v- M) l- x! F6 y1 Q+ a启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
\! v8 E4 t1 }/ Y7 C9 C! o按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
: P% U# ]7 s7 I- h: D' M2 L+ f9 d f5 M) h# x; v6 c
使用AC6注意事项! O$ ~3 v m- D `! Y4 G+ D O
特别注意附件章节C的问题: }/ Z6 V" q% ]" {
% Q1 ^! N5 r4 J+ s. d/ M* D3 K3 j6 e
上电后串口打印的信息:0 q# e1 M# u0 [0 N( U
! @4 z2 e2 J2 E& h' r波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
5 m4 s0 J5 L' ~ N* v8 w8 c7 `2 V( B8 v# F- l( K/ @: b# r/ A- e, @
( L, F5 S1 {2 ~$ @* h
) d; d* N' L) d, b* J# ZRTT方式打印信息:0 s4 ^; m* I9 Q3 P1 Y, \8 ~# f
, Y2 K; Q3 G' i+ S# X5 c! q+ Y% _6 B. Y# p" ]
" I( j/ H, y! A/ G g( E
程序设计:
( P5 t) B* h# G4 o* j
+ T# F) A5 H! P7 `4 E8 T j 系统栈大小分配:6 t8 t& b! q, Q8 X q, e" [
7 E5 s& E N/ ^( k
d' w0 Z. l, E( V4 m+ p. p; O
RAM空间用的DTCM:
4 @ {6 h7 [% X: D( a7 M- f# U0 ?3 c$ S" Q4 G( l, c3 w
% d6 ~' I5 I# [8 F* P9 r
8 g5 m8 O5 r; @" B 硬件外设初始化
( w' n2 t) Q* ~# ^* N; \5 O9 M% H: _' y; n
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:7 Y: e3 F7 O- o Q8 Z6 e
0 o+ d0 y4 y* g1 A
- /*
8 z7 g) h0 k- q' m - *********************************************************************************************************
* p8 W; g! A; O9 Y: J. h' O - * 函 数 名: bsp_Init1 O# X8 r" M5 }3 S6 ]
- * 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2 d% ~1 a( K2 H% W+ B% R
- * 形 参:无3 V* u. b4 K# s" k1 `! k8 `$ r- V
- * 返 回 值: 无# _: j/ Z' Z( y
- *********************************************************************************************************
6 D+ i) c: a' a& v0 S3 v - */, }6 I; P- ^# r/ s' A9 L
- void bsp_Init(void)( S+ R6 F+ Q5 V* j
- {
. H3 |: Y; N$ a( F- e - /* 配置MPU */* f" s! _8 k. w* M3 l. `
- MPU_Config();$ E& f$ ?1 Z4 `
% Y9 | s. }( p- U8 ?- /* 使能L1 Cache */
" _6 \( ]9 a6 J2 E# v3 |) W - CPU_CACHE_Enable();
2 {0 \% {. h: v1 e* B# F0 O
7 s! _' g+ ]2 B' W$ p% G- /* 3 x2 ^# `1 Q/ h, o
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:8 R; A8 u7 V# |- x' f
- - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。- u7 Q" H3 M2 [4 Q1 F, ] q% D
- - 设置NVIC优先级分组为4。& E5 G& ?7 z5 `7 N) A
- */0 i$ T @: Y4 s: P3 T
- HAL_Init();# c! S! O) U+ C& P I
- " x8 K( e, u1 F! C0 {; O$ [- P
- /* $ G( p7 s9 [; _8 p* l- }! e
- 配置系统时钟到400MHz
9 h1 z5 Y4 c' P* i - - 切换使用HSE。
3 e8 H. g+ I$ s! _2 K# q - - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
; Q$ X) l& a* b3 o* j - */5 ~$ }2 I c5 d
- SystemClock_Config();
* L5 J8 ? t* h$ m3 N+ h/ d( i# H- c: ~
6 L1 p- c0 J; u7 q$ g2 y3 h) v9 [- /*
- x" Z6 f5 {" ] r - Event Recorder:
3 K, ?! O' \+ J+ g - - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。3 B8 q9 Y) {+ M* A" ^% E) Y/ ]
- - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第8章
9 L7 s" e: ^4 r3 A - */ 8 @, n; e, C8 w4 {4 k9 A1 Q
- #if Enable_EventRecorder == 1 % C6 z" \3 h3 k/ P/ }1 {" Q
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
G+ q$ |% C2 s: a( a! J7 Q4 w - EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
2 d0 M1 R6 V) v. A6 S+ E - EventRecorderStart();
7 n" x+ f3 ^# o+ z0 J) c9 A - #endif, S4 T \; S6 J3 p2 W
8 L" m' o; k% s' M- bsp_InitKey(); /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */4 ~% O6 c/ c9 |' u% g& N, |
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
x: v6 @: H- @3 _5 N - bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
$ h# @7 C( J0 [8 X g& @' H- j$ M( }/ J - bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
& F f2 e$ c7 w5 |, ^- C9 c; [/ E - bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
& A1 a% u) Q7 v7 q - }
复制代码 # b- L* Y6 e8 L" o) \ |+ s
MPU配置和Cache配置:2 i. {* V F# W) p# P# c" B4 {
4 b5 r1 j* B4 ~% `
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。9 c, b- f' Z) B O, ^
c! S1 @, c% ^- /*) G( L& R- Y+ X( D3 m6 }8 u
- *********************************************************************************************************
4 \) j- A0 d$ } f- J - * 函 数 名: MPU_Config7 `% g/ E3 \7 K m
- * 功能说明: 配置MPU
' R5 V! L3 }1 m+ p/ w - * 形 参: 无0 J; G5 G" B* d5 H3 Y
- * 返 回 值: 无8 A# o7 K* B9 V- k# e
- *********************************************************************************************************9 F9 D1 p$ r+ f; {
- */6 }7 w6 {& G6 t! W9 ~
- static void MPU_Config( void )
0 a3 m F" ?. U' n v8 p/ y - {& X; ?" c1 r7 E; w
- MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;8 w8 }6 {/ ~! g4 x i
6 i$ G! B* `3 J# T' o" S- /* 禁止 MPU *// `" u7 z. n! `
- HAL_MPU_Disable();
. l& L5 o) }- m4 j& c
9 |2 _. c6 C0 |. S' p) U' ^- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为关闭读Cache和写Cache */
+ B. D3 M/ e y: w4 { - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
1 ^" i6 c s6 a0 i7 p5 V# h: [; l - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;* K, O, Z: m. L# ~/ e& `+ G
- MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
0 K1 U. M* I" O- V/ |: w - MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
/ K3 m7 ?+ Y: J, `5 C1 G: J. n - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT _BUFFERABLE; Y& {! K; f4 c& d! x/ [1 Q
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT _CACHEABLE;
+ f* U' M+ G& Q) Y) u - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
1 B' c7 J8 p0 S) \) p - MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
+ W+ v. B4 ]: k; ^1 q - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
2 O0 y/ s* Y |3 }: ?1 R - MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
) o4 k( a# o0 u1 u& k - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
; s3 f! x4 N% s. R - 0 P5 U* l$ J+ |6 q4 F
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/ W3 T: U6 K Y4 A% G9 t5 r
, d7 u" c. F9 r+ w
; W6 |2 @) \* V' c3 Q2 U- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
7 L% M5 k1 i3 }- g. h - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
2 f: J1 T) Q" l: J+ ?4 @ - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
: d1 J) k% t/ l/ H9 u - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; " g; L) n8 { u' c% Y l) z
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;$ Y9 T- E1 e( ~2 M' p6 q
- MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
9 F2 z9 O z' V1 F+ g" }6 `4 J - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
9 h1 Y; ]4 s# G- z - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;" t f/ o- [$ {* J6 P. n
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
7 [: k$ V; D% ~2 R9 a9 K1 v/ D) w& ^ - MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;1 r8 f" Z m7 F. Z! g& P( b2 l
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
6 }/ h; C+ o/ U4 `" S, d - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
u& T' N6 [8 T. o
* o0 i+ S8 o9 Z' m# l! @- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);1 ]: Q* u% c. w3 t* g& D4 K
- 9 g: H+ N- r+ L4 r) U; W( m( R
- /*使能 MPU */
( m7 ]2 K6 t; l) {) A& _3 m% w3 z - HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);. g v6 Z" S7 H/ [+ _
- }
/ Y, h& Y$ S! m1 z8 @. h7 ~3 P
8 T! f1 y- Q6 O, ^- /*) z( B$ x4 M) _% K. [, e* `
- *********************************************************************************************************
" A# ]+ p) {( c - * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable2 U# ]! Z) J# y! [6 C+ P
- * 功能说明: 使能L1 Cache
9 e1 X! C, j$ { - * 形 参: 无* Z! S8 N+ c9 O; e# e0 \/ c
- * 返 回 值: 无
; S: N+ W L2 F/ p2 Q - *********************************************************************************************************
/ U3 E6 `2 X' w- n: \ - */5 X/ u" p7 M& `; x P4 N2 m
- static void CPU_CACHE_Enable(void)7 A, Q" }4 A7 z9 M5 F: P2 C% f! R
- {# } N( W' }2 T
- /* 使能 I-Cache */. F% h+ C, O3 ^& ~: I
- SCB_EnableICache();
2 I5 Y( I. \- c2 w& e
" M8 V% w7 Q2 K1 \& I+ `( k5 v- /* 使能 D-Cache */& L! k4 p4 |# k5 W
- SCB_EnableDCache();
+ I) c$ d/ Z5 {* m3 b* J - }
复制代码
3 F3 t" o) I1 ~; y) D 主功能:
2 ~: z& U2 C' G# I3 K# l2 c8 I p& o8 g- c( x
主程序实现如下操作:
, k3 E7 ]; c2 O3 ] @( `: @ f# |
7 h8 |' _6 q+ N% x7 z% l1 |$ s4 B 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。8 }6 ~4 r* |7 A: Q3 }+ W
按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。' h1 U+ _5 ~' r3 D' |7 c2 c0 V
- /*4 N+ \ X8 m- v6 N
- *********************************************************************************************************
+ ` D; V/ _+ S; `* j - * 函 数 名: main! l( E$ }, u, }9 o/ e
- * 功能说明: c程序入口
; Q4 C3 c! m$ o+ I3 ` {+ ~) b+ w4 U - * 形 参: 无% `! `& n& D5 ]" M# q( w8 _/ c
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)9 @$ M% m% w, Q5 @5 |$ m) C) o/ g
- *********************************************************************************************************
) w O# S7 \5 S, i - */
0 ] x3 f2 w0 L! \ - int main(void)
% v, J' X" ~) N v: E3 o/ G - {2 |" O4 w/ L/ O# e
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
4 e) }! s6 D+ w. G0 m, m" i: I' _ - uint16_t i;# r! o( I" k- o0 T" W3 d) e
- F: m4 X2 D. G6 D/ Z: _. ~
& f, u$ b6 l1 D' ^# T- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */$ Q" S' G/ l' q
- PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */3 c, v ~. ]! i
) H% h- @) |. L% [- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
" n5 w8 V& t0 |) T; \- Z1 F
e" A* {' k3 C9 e$ ^- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
+ ]( C) Y+ \# U3 S- |1 k& G k - {
8 y. u2 V7 ?* q. i" Y: ^. u: } - /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
* P. a" q' Y, Y3 k - testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) +
" a4 r: x; u. x' N" y( E1 F( ] - arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
4 u& y: f$ u% W2 E* \. P - }8 y! x' c# m, k) F& @8 h
- * @. V% Y4 _6 W( S5 f
. E) a/ A O# A/ t& Q1 P- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */, k0 V, r: V! Z' h/ O
" g1 r6 s6 m1 `- /* 进入主程序循环体 */- a1 d6 h9 u& D8 [4 ^' K& F
- while (1)
! @, z' G0 C3 A s - {
8 B7 A) Z. Z; `; l3 r6 n$ w - bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */* R ]) h+ g, |" @2 Z
4 ?; X, t5 k7 u3 d: k* X- U- ! C# ]( K* X% z* {* w8 y8 {" o
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */; l4 F: W8 C# \% d
- {. F4 c% @2 a$ ~, {+ K: }
- /* 每隔100ms 进来一次 */5 f; h+ p; ?/ j1 i* b
- bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */" y! k( e. {" Y$ ~1 Q; \' N. d U
- }3 `9 T% s, q1 }# b j7 E6 u
- # I2 p4 w5 B6 V% f
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */* }1 o- k2 |) L/ ~
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
8 O; i5 e& g0 N$ d% h - {
: A) R$ y! y8 k" T - switch (ucKeyCode)8 S5 A7 A& E2 U+ j: I
- {
2 Z# B2 B: r% S+ |6 v/ E - case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */
& C( d8 ^6 M2 x/ M2 D - arm_fir_f32_bs();
8 H2 M+ M* G: G - break;" c( u6 Q, y" M1 x4 B
- ; J- f: k& l4 L) f
- . u8 |9 C7 X/ B8 I
- default:
Y' u O6 y: _2 }6 G) C" u' \ - /* 其它的键值不处理 */5 d9 K+ k$ \9 ` z' q1 C/ _( j1 `
- break;# S% U, k4 D4 y/ A3 r# x# I
- }
5 J7 \. H i5 s, ? - }+ l7 q5 d G# K$ z
- + f- s- J' G& n& I' B
- }0 x) o* A$ [. t" R5 ~
- }</span></span>
复制代码 ) B! ?. ]" r+ [3 J
40.7 实验例程说明(IAR)$ R3 R1 r( @& ]' b
配套例子:
+ q( F0 ^6 J' r3 c( m2 T2 `V7-228_FIR带阻滤波器设计(支持逐个数据的实时滤波)
2 }! l. Z' u4 u0 n" W/ X* F d( |* k/ U) i
实验目的:/ o% Q1 j1 Y% D, m7 Q" t- t
学习FIR带阻滤波器的实现,支持实时滤波9 ]. a% S4 o" S( w( `
/ h" q' g# D5 Z8 f
实验内容:) o) C, [* h5 u) I% ~8 I6 ~2 W3 U; \6 M
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
$ z; e# J: t1 C! Y5 s K, K [ ]按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。3 t: V) [5 F- q( j- `) a
/ |. g) s/ ]8 l8 `7 C0 D使用AC6注意事项: w/ y6 n" N2 [5 i( O6 y3 ^
特别注意附件章节C的问题
) g1 d7 l4 d" o3 {5 y" d' z# ]/ U1 B; d2 y# b
上电后串口打印的信息:
3 C8 d, C1 j: V [; y9 u
9 X) |( V3 x1 x' z0 q2 r# O0 I/ P波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。& n: B( _. J8 T
- X. u. Q+ J1 Y0 H' p& Z4 @* u6 x
( K- J M+ c J. u* v' u/ t t- i) O" C9 L" e! W I; p
RTT方式打印信息:8 W! }2 _) H3 c! |+ K
6 {, S/ k/ k/ [# @
3 M8 |- V9 w: X/ |& m$ H. ^( }* a1 A% a2 Q' U4 m$ B6 d+ d
程序设计:1 y6 D0 ]( Y c+ V) d! `5 J
% K' x9 K- V0 l+ H. j 系统栈大小分配:
" r1 n7 P4 o% R2 A$ q7 K( Y. K" b; r5 u1 @5 s/ o* R' W0 K8 S
" a2 L" n& R% y
9 B4 N& r& W& P# m6 d$ @
RAM空间用的DTCM:
; V, c; R3 r0 U, A' W% \& ?+ o) y4 c; t2 w8 D4 F2 _
: L* n8 N7 x; ]/ D+ ~& i* F
% I# u% `! Q+ m! V0 F) Y 硬件外设初始化4 y) X* ?* ?( [6 U! p" O
9 }& ^0 y: o. o3 a+ F硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
- q2 D4 k& Q8 t: V4 z5 w% D. S# c. k9 t6 Q
- /*; E4 s5 H: h$ o4 }& U- u
- ********************************************************************************************************** e/ d) Y. R* }- _9 Y' S" L8 x% {
- * 函 数 名: bsp_Init" _- h' [0 [5 }+ ?2 L9 s% Q
- * 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9 l! n% S+ t; b
- * 形 参:无/ K; q' E+ u3 k0 e2 _) E0 I
- * 返 回 值: 无
! h5 g! n% h- H# j - *********************************************************************************************************
# I# k( B' n, H7 H, `# x6 T( V - */+ r3 }) ^* ]0 O# |( B
- void bsp_Init(void)3 p! ?8 j+ q7 V r0 u5 M
- {
1 c* \% `6 Z: }/ M, d U! w F - /* 配置MPU */9 r7 |! n: m ~" t
- MPU_Config();4 _0 n9 i. ^8 x _6 x& `
- , t$ w' `6 g' s7 l" F# ^, [; D0 h
- /* 使能L1 Cache */
\7 q# ?6 |% ?5 n/ ?9 @4 `/ X/ h( ? - CPU_CACHE_Enable();' v* } e: A# X9 W% C( }
- ! M; j2 J8 _ q- S2 ^, W B
- /* & [) d: w% O4 B1 |4 T s" j
- STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
8 y9 d1 f z n* i/ n! d$ h - - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
& R' q0 q- S% g% ? - - 设置NVIC优先级分组为4。
% p' k. F- ]9 [' J$ g$ `$ ?; I - */
3 c- s/ r$ q5 d - HAL_Init();
* C. V( c4 W9 w7 z. ?3 m
3 f% P* t3 s( s- /*
5 B# s" R1 a/ g } - 配置系统时钟到400MHz
6 _0 Q [- P, R8 F. }( R8 m - - 切换使用HSE。. i" z' o: }6 `9 V" X( h* x c
- - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。2 l0 q3 I4 J- E- M z* |9 h; j! L
- */0 _ C& t- v4 [, m5 {# t& T5 u& X# e
- SystemClock_Config();
8 I P+ ^% j2 I& F- t! B2 _! Z
& v4 v6 I% q& B5 M- /* * a" l. |$ N2 ]5 s" o3 B/ B# e
- Event Recorder:$ B; ?& ~( K8 X h/ b
- - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。8 K5 e0 o7 k* J; \0 k+ x3 O
- - 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
6 C! ` _; x' v2 A - */
: X) x/ X& Y. [+ f( k5 Q: Q$ s+ h - #if Enable_EventRecorder == 1 % D @2 M5 q4 w8 P& ]
- /* 初始化EventRecorder并开启 */
6 T- d2 z3 D& V* T/ G$ q - EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);6 I# S, ^4 w4 C! I9 w& M
- EventRecorderStart();( r* `0 Y7 f7 d) P; `, S
- #endif
5 N8 p; _ l# }$ ~6 m" M
- J3 L; ?2 D7 ^1 K+ 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 */! P$ y5 G6 |2 m! Q8 F5 q/ W
- bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ B0 w# P3 k: S" @8 ]6 ^$ _( Q: k
- bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */1 }" T# K5 I6 M$ I* S& D
- bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
0 w6 i7 y9 K; x; R6 j - bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
$ h- B) R6 H% u% v" Z+ f - }
复制代码
3 A: P2 U {( ~5 k+ A4 S' m MPU配置和Cache配置:
M; ~2 O/ s H2 G2 ~" P1 ?/ R/ z0 M# k4 L6 K A# t6 I6 R; @' J
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。. |8 e5 ]$ f: \$ t# k
% {; s. w6 l$ x7 h- /*
3 Q9 z0 y; f6 _ ?8 z% S- P- e1 A - *********************************************************************************************************
# f% C5 P( S- w' t$ P# i - * 函 数 名: MPU_Config" H3 C* Z/ Y1 y: G4 @7 E" |
- * 功能说明: 配置MPU
( F# l& _4 ?9 l$ r! ?- f - * 形 参: 无
. R5 S& a* D9 A - * 返 回 值: 无
" ?3 a+ |2 i$ E6 k# b$ g( _ - *********************************************************************************************************
9 N+ m/ W' `& m8 Y$ m- f, D5 M - */3 b7 M6 N) ^5 \" J3 ^8 t) X
- static void MPU_Config( void )
0 V& m8 [2 e. V4 ~; G6 ]( q+ { - {
[) V& c7 @4 F/ T# g! r - MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;# ?6 `+ N1 e8 i+ f! i; o/ I& R
2 z) @3 A1 f$ G" a n% D# M8 `- /* 禁止 MPU */
% s# A# T3 b b3 C2 d: G0 [# b; d - HAL_MPU_Disable();7 l( F% p6 @8 z& P7 S/ }5 K
- ' c/ Y4 G* m, _" O2 Q" j4 ?
- /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */. w G8 R& Z, m/ O" Y
- MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
7 l! {9 x& m$ G, u+ r - MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
' ^) O; z9 m' a6 ^( f4 ]' F - MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;; U l" t- g H% z. X
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
" H" k" g+ y9 i; B - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
2 X8 J* J/ M0 ~% H% E0 W( h - MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;7 W" ]- e7 |( J" ^. @' E
- MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;& e. j3 v) O) d
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;2 u; p* w6 r; E" g% V
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;. d" ]% g0 g8 B0 C7 V* v6 X
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
; s! `7 E% p1 G - MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;" H# L- h9 W- B! ^ T3 [" P2 l
- 8 D6 \1 z7 d: C; c- q2 h
- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
; {# J1 T5 @6 F3 c. t - & B# h1 _# i0 x! T
2 ~' z, M0 d1 K/ b/ j: Q- /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
, Z6 w& r. W4 U/ M - MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;0 l' E$ J8 C7 C% X
- MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
: Q) g; `: a5 r1 Q! `3 P ]0 q - MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; 7 Z9 w8 u# z! S" W
- MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
0 }! \: f$ I3 ?# I& g7 M' L$ X7 A - MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;9 ^: R1 F) _& `6 ?3 I
- MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
. m( @( ^: P0 u9 c5 v - MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;& S- p- Y4 H- P& L
- MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;8 R' Z! u/ `* z3 k& X
- MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;" y) d% B& f3 e3 _
- MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;/ d7 T4 S4 D" d- M
- MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;* R: R) R) S5 f! [! x2 ]2 l
- I3 n. k6 y3 g' Q! I$ S4 l- HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
" G- d+ C' R: ~( ^' C9 n9 A
- h) V" i9 E; [' }4 ]) Z- /*使能 MPU */
4 c/ }5 N2 K0 \" }2 Y4 O, } - HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);+ E" z* G. B/ @) K3 ?
- }4 C% b6 f( h& P. m% J4 |3 C
2 C; u% C0 ?1 Q3 e% l- /*
5 u6 P1 o" r: @8 H - *********************************************************************************************************
. A% m8 z& w9 y4 b$ a# ^ - * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable5 B/ `+ _; F2 M" S* a& E7 G) O
- * 功能说明: 使能L1 Cache% a, n) L4 b. p5 Q4 m/ r: c
- * 形 参: 无
- r2 g4 H1 o, e% s - * 返 回 值: 无
G" H6 N$ V% ` - *********************************************************************************************************; y8 h+ ~4 H/ Z/ B7 W8 R: V
- */ A. ]8 y4 j& G& v1 P K0 y
- static void CPU_CACHE_Enable(void)
7 U7 X1 |1 N7 D3 R) s" b# x; } - {3 y8 _: J/ C5 H
- /* 使能 I-Cache */0 k* W7 B; q; P& r+ P
- SCB_EnableICache();
9 z2 H3 v4 g5 ?9 H7 f
# P' e6 ?/ I. T# s; {6 r6 _8 X- /* 使能 D-Cache */: P" z' z; I+ D
- SCB_EnableDCache();( J. _/ V5 j+ U- ?! w) x
- }
复制代码 2 I! G% z4 j2 \) K* e) U7 [$ n: s
主功能:
# I. o8 l& j- T3 _: h, ?
* Q. V3 ~6 N$ x+ g主程序实现如下操作:
0 y9 [% v( l" B0 D2 u& S( Y1 G! y& B
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
! _0 a" \0 L: x# H% Z3 l- f* ?/ m+ I% F 按下按键K1,打印原始波形数据和滤波后的波形数据。
, g! F: g0 E- ~8 e1 [$ K- /*
( O% z, R. w Z1 _2 u' ?# x& ?: ` - *********************************************************************************************************
9 ~( u) N" l1 H6 u1 n7 y - * 函 数 名: main
( m" Q: H4 @& g - * 功能说明: c程序入口. n7 O" h) t8 y4 G- h* ^
- * 形 参: 无! H9 |: K, X, W" N- s
- * 返 回 值: 错误代码(无需处理)4 s7 U5 t& C$ S% c, V0 _, b; R& t
- *********************************************************************************************************
$ y* k" _7 @( F" t' w4 H5 a - */
( V, ?3 v6 X, K1 g% I! e: b% s6 ] - int main(void)' F- o% S- u; r3 T9 J1 E
- {: l7 u/ F: r D7 e
- uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */
+ C5 \1 m& r1 d5 g, d1 h* v - uint16_t i;& |* `, H( Y" s3 N8 a
/ n# U( N ^) _# f- f2 O5 Z- 1 U% A# C- E {) r
- bsp_Init(); /* 硬件初始化 */3 h. m+ G. L) Q" p$ b: y
- PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */
, Z ?: I! j; j% Z! I% [ - ( g4 s: l/ j: C5 [
- PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */
. C: i6 s* D5 y0 k' X
) B# s' E0 t1 O# o9 b2 P* L- for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)7 D& t9 m# y6 n' p9 c
- { g. v. r4 H/ T! e/ q
- /* 50Hz正弦波+200Hz正弦波,采样率1KHz */
y* x1 P4 k, [* y - testInput_f32_50Hz_200Hz<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000) +
( l, B0 @# G6 T9 H9 F6 V - arm_sin_f32(2*3.1415926f*200*i/1000);
9 M q' j+ t2 ^ - }5 ^6 U( h0 M" `! L6 z/ k6 p7 N( l' l, z
& Z1 Y( S9 n- {- 3 H6 u/ [& t8 M( L9 ^- d
- bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
$ ~. K9 K5 ~8 B1 b& r# y/ V3 v - 1 Z9 ~8 U, z+ @' T7 F
- /* 进入主程序循环体 */5 A9 A( U/ v" f! f
- while (1), \+ c6 x X4 K6 d. k, i/ h5 P
- {2 F% r! P& P/ f
- 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 */: ^* p+ a" K) b" T5 W
- " X# Y \8 E5 v/ p0 n
- $ G6 P6 l: l! c6 D$ n5 |; n' I
- if (bsp_CheckTimer(0)) /* 判断定时器超时时间 */% v+ k5 w& S% I% c1 T$ ?1 b
- {
) H! R- d6 j+ F0 t - /* 每隔100ms 进来一次 */
$ B8 T; W% n) K2 y3 n0 D - bsp_LedToggle(2); /* 翻转LED2的状态 */
4 S# H: J0 w8 F - }
/ o3 u0 m; J* f0 l% ]2 Q, a - , \( _: x* E( y% q7 a1 @
- ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */5 g& U# d; W; V3 J, p) F! p
- if (ucKeyCode != KEY_NONE)
6 Q8 k0 H/ ^2 ~ - {
; ]) x7 z: t4 [$ D - switch (ucKeyCode)
0 S0 h# W3 _ T6 f - {
: A7 V, U6 ~+ f! o7 l6 }3 I4 v - case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下 */5 s( u; j+ Y8 |; B7 k
- arm_fir_f32_bs();
( S ~, B5 j) @5 o - break;
: X8 g- p \% }! v, {1 {6 g( [( Z
' r+ F d5 u, Q3 Z7 C/ M) W l* v
6 ?( O. |' \$ ^! L5 D. G, `- default:
; w3 d( v2 D' L% j" m: C8 q- V - /* 其它的键值不处理 */
1 {2 M! g; p- B; K - break;
5 z* H8 j3 n+ ~& B0 ?* K" h - }
1 _) W! H) r$ F. f7 f - }
4 e1 X( I9 h8 j9 ]* C6 ` - * t0 ?2 g. R/ \; U
- }4 @& d; r J7 P" q# i# D; z
- }</span></span>
复制代码
9 z7 R0 V' ]) X40.8 总结
5 V; v H% ^( H$ N- j, j# z本章节主要讲解了FIR滤波器的带阻实现,同时一定要注意线性相位FIR滤波器的群延迟问题,详见本教程的第41章。% ^8 _0 E/ a; _/ Z# V$ d. k0 s- f
+ x1 L/ P& D+ k$ r3 T4 c; X# Y& X# e; z
! e/ h4 b* u4 s! I( G# V2 o4 R8 w$ j! ^$ [( ] z9 `$ z8 [. H
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