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设计IIR数字滤波器可以看这里#xff1a;利用MATLAB配合ARM-DSP库设计IIR数字滤波器#xff08;保姆级教程#xff09; 前言
本篇文章将介绍如何利用MATLAB与STM32的ARM-DSP库相结合#xff0c;简明易懂地实现FIR低通滤波器的设计与应用。文章重点不在…ps.源码放在最后面
设计IIR数字滤波器可以看这里利用MATLAB配合ARM-DSP库设计IIR数字滤波器保姆级教程 前言
本篇文章将介绍如何利用MATLAB与STM32的ARM-DSP库相结合简明易懂地实现FIR低通滤波器的设计与应用。文章重点不在于理论深度而是帮助初学者通过实际操作掌握数字滤波器的实现流程为后续深入学习打下基础。
理论基础
详看上一篇文章数字滤波器的分类
设计FIR低通滤波器
MATLAB配置
filterDesigner滤波器设计工具
首先在命令行窗口输入filterDesigner接着就会跳出以下界面 设计步骤
跟着下图步骤选择 滤波器幅频响应图像
接着就可得到以下FIR滤波器及其幅频响应图像 导出滤波器系数
根据以下步骤导出MATLAB滤波器的系数千万不要用目标-生成C头文件来导出主要是为了后面操作方便 最后得到的浮窗是这样的选择一个合适的位置导出即可。 导出后系数转换
导出后大概率会出现这样一个MATLAB窗口可知导出后的文件也可在MATLAB中打开在打开这类文件的时候记得选择文件类别为“全部文件” 那么多数字就是滤波器所需的参数了接下来就是随便找一个AI让它帮你将其整理为一个一行四个元素的数组就行。 STM32部分
DSP库添加
详细请看硬汉哥的这篇文章讲的十分清晰ARM DSP源码和库移植方法MDK5的AC5和AC6
FIR代码部分
变量参数定义
以下就是需要的变量参数定义值得注意的是图中圈起来的两个部分在FIR滤波器发生变化的时候即参数改变的时候需要修改的参数 FIR滤波主要代码 代码部分没什么好说的千篇一律主要就是MATLAB中生成的滤波器参数不一样。更换不同的FIR滤波器的时候将代码中的滤波器参数和数组大小改一下就行。
程序现象
使用串口打印到VOFA这个软件上
信号频率4500Hz 采样频率48000Hz 通带频率4000Hz 阻带频率5000Hz 红色原始信号波形 绿色滤波后信号波形 源码
变量定义部分
/*********************** FIR ***********************/
/** 采样频率48kHz 通带频率4kHz 阻带频率5kHz **/
#define FIR_LENGTH 256 /* FIR滤波器输入输出数据的长度 */
#define FIR_NUMTAPS_LENGTH 98 /* FIR滤波器的系数个数 */
#define FIR_PSTATE_LENGTH (FIR_LENGTH FIR_NUMTAPS_LENGTH - 1) /* FIR滤波器状态变量的长度 */arm_fir_instance_f32 * fir_S; /* FIR实例化结构体 */
float32_t FIR_InputBufer[FIR_LENGTH] {0}; /* 输入数据缓冲区长度为 FIR_LENGTH */
float32_t FIR_OutputBufer[FIR_LENGTH] {0}; /* 输出数据缓冲区长度为 FIR_LENGTH */
uint16_t fir_numTaps FIR_NUMTAPS_LENGTH; /* FIR滤波器系数个数 */
uint32_t fir_blockSize FIR_LENGTH; /* 块处理大小 */
float32_t fir_pState[FIR_PSTATE_LENGTH] {0.0f}; /* FIR滤波器状态变量暂存数组状态数组的大小为 fir_numTaps fir_blockSize - 1 */
const float32_t fir_pCoeffs[FIR_NUMTAPS_LENGTH] { /* FIR滤波器系数数组长度为 FIR_NUMTAPS_LENGTH */ -0.00078254311335225067f, -0.00194089034910090554f, -0.00313185282559110684f, -0.00495539876517352672f,-0.00638956086602692451f, -0.00757987454003869986f, -0.00772155390280845032f, -0.00687095084055358400f,-0.00476900664053667676f, -0.00188692319952501889f, 0.00134417816349838314f, 0.00407555838576917698f,0.00566532906664842656f, 0.00556431360122016001f, 0.00374928839584976175f, 0.00060987014721678768f,-0.00296735404678587613f, -0.00591985213343452707f, -0.00723224215293890964f, -0.00632349600819474313f,-0.00323442690521178432f, 0.00127132144860143200f, 0.00589453667352991990f, 0.00912956175478252599f,0.00974387808929712967f, 0.00719961710314756358f, 0.00192723328839332114f, -0.00469422256804760251f,-0.01065481062891286343f, -0.01388627358340486194f, -0.01292296778433829618f, -0.00746430826262267644f,0.00136126826115418606f, 0.01114780347633200115f, 0.01879006594120128520f, 0.02136402303334635974f,0.01708251376049307185f, 0.00604552989247455347f, -0.00945856323233184963f, -0.02524803257338050638f,-0.03611715784341684721f, -0.03710298030813360959f, -0.02483745200229213815f, 0.00137548734160661008f,0.03906511682715284317f, 0.08285990139574969660f, 0.12549091009382731809f, 0.15931768100861251614f,0.17801724820473396882f, 0.17801724820473396882f, 0.15931768100861251614f, 0.12549091009382731809f,0.08285990139574969660f, 0.03906511682715284317f, 0.00137548734160661008f, -0.02483745200229213815f,-0.03710298030813360959f, -0.03611715784341684721f, -0.02524803257338050638f, -0.00945856323233184963f,0.00604552989247455347f, 0.01708251376049307185f, 0.02136402303334635974f, 0.01879006594120128520f,0.01114780347633200115f, 0.00136126826115418606f, -0.00746430826262267644f, -0.01292296778433829618f,-0.01388627358340486194f, -0.01065481062891286343f, -0.00469422256804760251f, 0.00192723328839332114f,0.00719961710314756358f, 0.00974387808929712967f, 0.00912956175478252599f, 0.00589453667352991990f,0.00127132144860143200f, -0.00323442690521178432f, -0.00632349600819474313f, -0.00723224215293890964f,-0.00591985213343452707f, -0.00296735404678587613f, 0.00060987014721678768f, 0.00374928839584976175f,0.00556431360122016001f, 0.00566532906664842656f, 0.00407555838576917698f, 0.00134417816349838314f,-0.00188692319952501889f, -0.00476900664053667676f, -0.00687095084055358400f, -0.00772155390280845032f,-0.00757987454003869986f, -0.00638956086602692451f, -0.00495539876517352672f, -0.00313185282559110684f,-0.00194089034910090554f, -0.00078254311335225067f
};
主要程序部分
/*********************** FIR滤波 ***********************/
if(filter_Flag 0){for (uint16_t i 0; i FIR_LENGTH; i) {FIR_InputBufer[i] (float)ADC_DMA_ConvertedValue[i] * 3.3 / 65536.0;}/* 为FIR实例分配内存 */ fir_S (arm_fir_instance_f32 *)malloc(sizeof(arm_fir_instance_f32)); if (fir_S NULL) {return 0; /* 内存分配失败处理错误 */}rm_fir_init_f32(fir_S,fir_numTaps,fir_pCoeffs,fir_pState,fir_blockSize);arm_fir_f32(fir_S,FIR_InputBufer,FIR_OutputBufer,fir_blockSize); Set_Current_USART(USART1_IDX);/* 使用串口1 */for (uint16_t i 49; i FIR_LENGTH; i){ printf(%d: %lf,%lf\r\n,i,FIR_InputBufer[i],FIR_OutputBufer[i]);}free(fir_S); /* 释放内存 */fir_S NULL; /* 将指针设置为 NULL以避免悬挂指针 */
}
/*******************************************************/
