使用Keil uVision和STM32F429 Discovery板实现IIR低通滤波器

Question

使用Keil uVision和STM32F429 Discovery板实现IIR低通滤波器

carmsignal-processingcortex-mlowpass-filter

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我正在设计一个IIR 二阶低通滤波器，采样频率为100Hz，截止频率为10Hz。使用Matlab中的fdatool设计Chebyshev I型滤波器系数。但该代码不能过滤信号（即对于所有频率，输出的幅度与输入信号相同）。仅在10kHz及以上的输入信号上观察到幅度的轻微下降。我保证ADC和DAC工作正常，因为我已经测试了FFT滤波器。

以下是代码：

/* Include core modules */
#include "stm32f4xx.h"
#include "stdint.h"
#include "stdlib.h"
#include "arm_math.h"

#include "my_files.h"

#define URS 2
#define numStages 1
#define NUM_TAPS 5*numStages
#define samples 3

////////ADC FUNCTION//////////////////
void ADC_configure(void)
 {
     RCC->APB2ENR|=1Ul<<8;                         // ADC1 clock enabled
     ADC1->CR2|=0x00000001;                      // enable ADC
     ADC1->CR1|=0;                                   // single conversion ADC1 pin 0 has been selected
 }

int32_t readADC(void)
             {
                    ADC1->CR2|=(1UL<<30);
                    return(ADC1->DR);
             }

////////DAC FUNCTION/////////////////
int32_t dv1,dv2,ds;
//---function declaration--//
// initilising DAC---------//
void DAC_init(void)
{
  RCC->APB1ENR|=1UL<<29;
    DAC->CR|=((1UL<<16)|(1UL<<0));
  RCC->AHB1ENR|=0x00000001;                              // clock to gpio A
    GPIOA->MODER|=0x00000F03;                            // pt0,4,5 in Analog mode
}
// Sending to DAC...........//
void Send_DAC(int32_t data_in1, int32_t data_in2)
{   dv1=data_in1;
      dv2=data_in2<<16;
      ds=dv2+dv1;

      DAC->DHR12RD=ds;
}


/* IIR settings */
float32_t pState[2*numStages];
const float pCoeffs[NUM_TAPS] = {1,2,1,-1.1997,0.5157};//{b0,b1,b2,a1,a2}


/* Global variables */
float32_t Input[samples];                           /* Data to be read from ADC */
float32_t InputData[samples];                       /* Data to be processed */
float32_t Output[samples];                          /* Output filtered Data */

    arm_biquad_cascade_df2T_instance_f32 S;         /* ARM IIR module */
    uint16_t i;

void TIM3_Init (void) {

  RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN;             /* enable clock for TIM1    */

  TIM3->PSC   = 8600;                             /* set prescaler   = 10KHz  */
  TIM3->ARR   = 100;                              /* set auto-reload = 10ms */
  TIM3->RCR   =  0;                               /* set repetition counter   */
  TIM3->CR1 |= (1UL << URS);

  TIM3->DIER = TIM_DIER_UIE;                      /* Update Interrupt enable  */
  NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);                      /* TIM1   Interrupt enable  */
  NVIC_SetPriority (TIM3_IRQn, 0); 
  TIM3->CR1  |= TIM_CR1_CEN;                      /* timer enable             */
}

void TIM3_IRQHandler() {

        /*Shift Operation*/
        for(i=samples-1;i>0;i--){
            Input[i]= Input[i-1];
            InputData[i]= Input[i];
        }

        /* Input part from the ADC */
        Input[0] = (float32_t)readADC();
        InputData[0] = Input[0];

        //////////IIR//////////////////////
        /* Initialize the IIR module */
        arm_biquad_cascade_df2T_init_f32(&S, numStages, pCoeffs, pState);

        /* Process the data through the IIR module */
        arm_biquad_cascade_df2T_f32(&S, InputData, Output, samples);

        ////////DAC Output/////////////////
        Send_DAC(Input[0], Output[0]);
    }

/////////main function///////////////
int main(void) {
    /* Initialize system */
    SystemInit();
    DAC_init();
    ADC_configure();
    TIM3_Init();

    while (1) {     
    }
}

任何建议或解决方案都将非常有帮助。

- user11622

使用了许多缩写词。而且问题不清楚！ - Anand Gupta

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你启用了FPU吗？很好，你不应该在stdlib中使用太多的init。但是你真的应该为寄存器初始化使用符号常量！这不会额外花费。此外，请检查ADC（和DAC？）的对齐方式。如果我理解正确，你在readADC中触发每次转换。这会导致抖动（导致数字信号噪声）；通过定时器触发对话并使用ADC中断来读取数据，这就是STM具有其可变触发选项的原因。另外：你是否检查了中断溢出的时间？ - too honest for this site

您可以使用DWT模块轻松进行分析（需要ARM架构参考手册-免费但需要注册）。 - too honest for this site

感谢@Olaf，问题只是对齐的问题。一切都是正确的。只是我从输出数组的错误侧面取得了输出。一旦我从另一端取出它，问题就解决了。非常感谢。此外，我引入了定时器触发的对话。这对你的帮助很大。再次感谢。 - user11622

我把那个作为答案了，希望你能相应地予以尊重。哦，我还添加了一些提示。 - too honest for this site

2个回答

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每次都不需要初始化IIR滤波器。只需在init代码中执行一次即可。初始化过程会清除pState中的先前值，但这些值对于IIR的正确执行是必需的。这就是为什么您的滤波器不起作用的原因。FPU的存在只影响计算速度。

- romanetz

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

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一些可能存在的问题：

你是否启用了FPU？
检查ADC（和DAC）的对齐方式。
确保中断处理程序不会运行太长时间（溢出）。

很好，你并没有在stdlib中使用过多的内容。但是你真的应该为寄存器初始化使用符号常量！这不会额外增加成本。

虽然不直接相关，但会导致错误结果：如果我理解正确，你会在readADC中触发每个转换。这会导致抖动（产生数字信号噪音）；通过计时器触发转换（这就是触发系统的作用），并使用ADC中断来读取数据或使用DMA（STM DMA提供了双缓冲模式，非常适合此类操作）。在这个简单的例子中，如果使用DMA，甚至可以完全不需要中断，并在主程序中进行计算。

对于DAC，你也应该这样做。

不确定为什么要使用计时器；ADC可以自动触发。这不足以满足需求吗？