只需一步，快速开始
扫一扫，访问微社区
后使用快捷导航没有帐号？
手把手教你用matlab生成STM32官方IIR滤波器的系数(三)
查看: 800|
评论: 0|原作者: mcukey|来自:
摘要: 本节主要介绍如何在STM32上实现一个IIR高通滤波器。在介绍如何实现STM32的IIR滤波程序之前，再看一下用matlab仿真得到的结果，以下是输入300Hz时的输入和输出（下）。将输入频率改为100Hz，再看仿真结果：可以观察到 ...
本节主要介绍如何在STM32上实现一个IIR高通滤波器。在介绍如何实现STM32的IIR滤波程序之前，再看一下用matlab仿真得到的结果，以下是输入300Hz时的输入和输出（下）。将输入频率改为100Hz，再看仿真结果：可以观察到输入300Hz的时候，输出幅值大约为1800，而输入降到100Hz时，输出信号的幅值只有240。IIR的实现主要处理过程如下，STM32通过ADC采集一路正弦波信号，采集完成后立即对数据进行处理，然后将处理之后的数据送到DAC数据寄存器，通过DAC1的引脚将处理后的数据用电平方式体现出来，这样就可以对比输入和滤波之后输出的效果。在了解了IIR滤波器的二阶直接II型结构以后，接下来我们就可以在STM32的DSP库函数中修改IIR的系数了。首先看一下库文件中基于C的IIR函数，如下所示。void&iir_biquad_stm32(u16&*y,&u16&*x,&int16_t&*IIRCoeff,&u16&ny){&&u32&i;&&u32&w1_2&=&0,&w1_1&=&0,&w1;&&for&(i=0;&i&ny-2;&i++)&&{&&&&w1&=&x[2+i]&-&IIRCoeff[0]*w1_1&-&IIRCoeff[1]*w1_2;&&&&y[2+i]&=&(IIRCoeff[2]*w1&+&IIRCoeff[3]*w1_1&+&IIRCoeff[4]*w1_2);&&&&w1_2&=&w1_1;&&&&w1_1&=&w1;&&}}其中y参数表示输出数组指针，x参数表示输入数组指针，IIRCoeff表示IIR滤波器系数数组指针。由于官方给出的函数需要使用到数组，在程序中需要用到缓冲区，这里我们先从简单的着手，即STM32通过ADC采集一次数据之后马上对数据进行IIR滤波处理，所以不必用到缓冲区。在处理完一次数据之后，将输出数据y通过DAC1输出到引脚上，便于示波器观察。这里我们只用了一级二阶滤波，因此将后段的程序注释掉了。另外，由于我们采用浮点数来处理，而官方程序给的是定点处理，再看matlab生成的IIR滤波器内部结构图，该结构对参数进行了归一化处理，不能直接用于IIRCoeff数组，因此还需要对程序进行修改，修改后的程序如下。void&iir_biquad_stm32(float&*y,&float&*x,&float&*IIRCoeff,&u16&ny){&&static&float&w1_2&=&0,&w1_1&=&0,&w1;&&/**&Canonic&form&**/&&/*&1st&section&*/&&&&w1&=&IIRCoeff[0]*x[0]&-&IIRCoeff[1]*w1_1&-&IIRCoeff[2]*w1_2;&&&&y[0]&=&(w1&+&IIRCoeff[3]*w1_1&+&w1_2)*IIRCoeff[4];&&&&w1_2&=&w1_1;&&&&w1_1&=&w1;}通过对比程序和滤波器内部结构图，可以将各个参数对应上，如下图所示。其中w1,w1_1,w1_2表示输入x的过去状态，因此在程序中要使用static将其定义为静态变量，防止下一次调用该函数时将x[N-n]清零。将每个变量的位置搞清楚之后，就可以给IIRCoeff数组赋值了，比如该高通滤波器的系数赋值为float&IIRCoeff[5]&=&{0.698677,-1.01,-2,19.225};由于STM32的ADC只能输入正电压，因此硬件上必须加一个运放将正弦波信号加上一个直流分量，让ADC的输入限制在0~3.3V。现在就可以使用STM32来做一个300Hz的高通滤波器了。首先将STM32的ADC配置为TIM1触发，采集通道为ADC1，每隔8KHz采集一次(必须为8KHz，因为前面在使用matlab设计滤波器时填入的采样率为8KHz，你也可以改为其他采样率，但两者必须保持一致)，ADC采集完成中断使能，在ADC中断程序中调用IIR滤波器函数，这里滤波器的输入为x，也即ADC的采样值，输出为y，由于是高通滤波，因此采集到的带直流分量的正弦波信号在通过滤波器后会将直流分量削掉，输出y的范围在-，在将y赋值到DAC数据寄存器之前还要加上一个2048。ADC中断参考程序如下：u16&//ADC临时值void&ADC1_2_IRQHandler(void){&&/*&Clear&ADC1&EOC&pending&interrupt&bit&*/ if(ADC_GetITStatus(ADC1,&ADC_IT_EOC)!=RESET) {
ADC_ClearITPendingBit(ADC1,&ADC_IT_EOC); }& adctmp&=&(ADC_GetConversionValue(ADC1));
x[0]&=&((float)adctmp);
//采集到的整数变成浮点数 iir_biquad_stm32(y,&x,&IIRCoeff,&3);
//调用IIR滤波程序 DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R,((int16_t)y[0])+2048); //DAC1输出滤波后的波形 DAC_SetChannel2Data(DAC_Align_12b_R,adctmp);
//DAC2输出采集到的波形，与DAC1对比}将信号发生器连接到运放的输入，幅值调到合适的位置，频率输入50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、500Hz、800Hz，观察DAC1&和DAC2的输出，如下图所示。f&=&50Hzf&=&100Hz&f&=&200Hzf&=&300Hzf&=&500Hz&f&=&800Hz可以直观的看到随着频率从50Hz到800Hz，输出信号的幅度大于300Hz以后基本保持不变，而小于300Hz的信号随频率减小而减小。由于采样率较低，只有8KHz，可以看到输入频率为800Hz时输入量化误差较大，波形出现了变形，解决这一问题的办法就是提高采样率。以上是做的一个一级二阶IIR高通滤波，当然还可以设计4阶、6阶等以上的滤波器，需要注意的是滤波器的处理时间必须在两次采样间隔内完成，否则将出现第一次采集到的数还没处理完毕，第二次采集就已经开始了，这将导致最终的计算错误。
上一篇：下一篇：
Copyright &
Inc. All Rights Reserved.
拒绝任何人以任何形式在本论坛发表与中华人民共和国法律相抵触的言论，会员在论坛发表的言论仅代表个人观点，不代表论坛立场！
本站所有文章，发表者拥有版权，发表者拥有展示权，未经本站明确许可，任何网站不得非法盗链、转载及抄袭本站资源；转载请注明出处！
本站部分内容及所有资料来自网络，版权归原作者所有，如涉及侵权请联系我们删除；资料仅供学习和科研之用，请在下载后24小时内删除！
本站管理： Email:
本站郑重声明：本论坛不讨论涉及政治敏感话题,一经发现马上删除该贴及封ＩＤ
Powered bymatlab调用C程序 - 刘晓辉 - 博客园
随笔 - 8, 文章 - 0, 评论 - 5, 引用 - 0
通过把耗时长的函数用c语言实现，并编译成mex函数可以加快执行速度。
Matlab本身是不带c语言的编译器的，所以要求你的机器上已经安装有VC,BC或Watcom&C中的一种。
如果你在安装Matlab时已经设置过编译器，那么现在你应该就可以使用mex命令来编译c语言的程序了。
如果当时没有选，就在Matlab里键入mex&-setup，下面只要根据提示一步步设置就可以了。
为了测试你的路径设置正确与否，把下面的程序存为hello.c。
/*hello.c*/
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{ mexPrintf("hello,world!/n");
&假设你把hello.c放在了C:/TEST/下，在Matlab里用CD&C:/TEST/&将当前目录改为C:/&TEST/（注意，仅将C:/TEST/加入搜索路径是没有用的）。现在敲：mex&hello.c&如果一切顺利，编译应该在出现编译器提示信息后正常退出。如果你已将C:/TEST/加入了搜索路径，现在键入hello，程序会在屏幕上打出一行：hello,world!&
整个程序由一个接口子过程&mexFunction构成。void&mexFunction(int&nlhs,&mxArray&*plhs[],&int&nrhs,&const&mxArray&*prhs[])&前面提到过，Matlab的mex函数有一定的接口规范，就是指这nlhs：输出参数数目&plhs：指向输出参数的指针&nrhs：输入参数数目&例如，使用[a,b]=test(c,d,e)调用mex函数test时，传给test的这四个参数分别是&&&&&&2，plhs，3，prhs其中：&prhs[0]=c&prhs[1]=d&prhs[2]=e&当函数返回时，将会把你放在plhs[0]，plhs[1]里的地址赋给a和b，达到返回数据的目的。&&细心的你也许已经注意到，prhs[i]和plhs[i]都是指向类型mxArray类型数据的指针。&这个类型是在mex.h中定义的，事实上，在Matlab里大多数数据都是以这种类型存在。当然还有其他的数据类型，可以参考Apiguide.pdf里的介绍。&
//hello.c 2.0
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
i=mxGetScalar(prhs[0]);
mexPrintf("hello,world!/n");
mexPrintf("大家好！/n");
将这个程序编译通过后，执行hello(1),屏幕上会打出：&hello,world!&而hello(0)将会得到：&大家好！
用到了一个函数：mxGetScalar，调用方式如下：&&&&i=mxGetScalar(prhs[0]);&"Scalar"就是标量的意思。在Matlab里数据都是以数组的形式存在的，mxGetScalar的作用就是把通过prhs[0]传递进来的mxArray类型的指针指向的数据（标量）赋给C程序里的变量。这个变量本来应该是double类型的，通过强制类型转换赋给了整形变量i。
//hello.c 2.1
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
i=mxGetPr(prhs[0]);
if(i[0]==1)
mexPrintf("hello,world!/n");
mexPrintf("大家好！/n");
这样，就通过mxGetPr函数从指向mxArray类型数据的prhs[0]获得了指向double类型的指针。但是，还有个问题，如果输入的不是单个的数据，而是向量或矩阵，那该怎么处理呢&？通过mxGetPr只能得到指向这个矩阵的指针，如果我们不知道这个矩阵的确切大小，就&没法对它进行计算。&为了解决这个问题，Matlab提供了两个函数mxGetM和mxGetN来获得传进来参数的行数&和列数。下面例程的功能很简单，就是获得输入的矩阵，把它在屏幕上显示出来：&
//show.c 1.0
#include "mex.h"
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
data=mxGetPr(prhs[0]); //获得指向矩阵的指针
M=mxGetM(prhs[0]); //获得矩阵的行数
N=mxGetN(prhs[0]); //获得矩阵的列数
for(i=0;i&M;i++)
for(j=0;j&N;j++)
mexPrintf("%4.3f
",data[j*M+i]);
mexPrintf("/n");
编译完成后，用下面的命令测试一下：&&&a=1:10;&&&b=[a;a+1];&&&show(a)&&&show(b)&需要注意的是，在Matlab里，矩阵第一行是从1开始的，而在C语言中，第一行的序数为零，Matlab里的矩阵元素b(i,j)在传递到C中的一维数组大data后对应于data[j*M+i]&。&输入数据是在函数调用之前已经在Matlab里申请了内存的，由于mex函数与Matlab共用同一个地址空间，因而在prhs[]里传递指针就可以达到参数传递的目的。但是，输出参数却需要在mex函数内申请到内存空间，才能将指针放在plhs[]中传递出去。由于返回指针类型必须是mxArray，所以Matlab专门提供了一个函数：mxCreateDoubleMatrix来实现内存的申请，函数原型如下：&&&&mxArray&*mxCreateDoubleMatrix(int&m,&int&n,&mxComplexity&ComplexFlag)&&&&m：待申请矩阵的行数&&&&n：待申请矩阵的列数&为矩阵申请内存后，得到的是mxArray类型的指针，就可以放在plhs[]里传递回去了。但是对这个新矩阵的处理，却要在函数内完成，这时就需要用到前面介绍的mxGetPr。使用&mxGetPr获得指向这个矩阵中数据区的指针（double类型）后，就可以对这个矩阵进行各种操作和运算了。下面的程序是在上面的show.c的基础上稍作改变得到的，功能是将输&&
//reverse.c 1.0
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
double *inD
double *outD
inData=mxGetPr(prhs[0]);
M=mxGetM(prhs[0]);
N=mxGetN(prhs[0]);
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
outData=mxGetPr(plhs[0]);
for(i=0;i&M;i++)
for(j=0;j&N;j++)
outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
当然，Matlab里使用到的并不是只有double类型这一种矩阵，还有字符串类型、稀疏矩阵、结构类型矩阵等等，并提供了相应的处理函数。本文用到编制mex程序中最经常遇到的一些函数，其余的详细情况清参考Apiref.pdf。&通过前面两部分的介绍，大家对参数的输入和输出方法应该有了基本的了解。具备了这些知识，就能够满足一般的编程需要了。但这些程序还有些小的缺陷，以前面介绍的re由于前面的例程中没有对输入、输出参数的数目及类型进行检查，导致程序的容错性很差，以下程序则容错性较好
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
int nrhs, const mxArray *prhs[])
double *inD
double *outD
//异常处理
//异常处理
if(nrhs!=1)
mexErrMsgTxt("USAGE: b=reverse(a)/n");
if(!mxIsDouble(prhs[0]))
mexErrMsgTxt("the Input Matrix must be double!/n");
inData=mxGetPr(prhs[0]);
M=mxGetM(prhs[0]);
N=mxGetN(prhs[0]);
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,N,mxREAL);
outData=mxGetPr(plhs[0]);
for(i=0;i&M;i++)
for(j=0;j&N;j++)
outData[j*M+i]=inData[(N-1-j)*M+i];
在上面的异常处理中，使用了两个新的函数：mexErrMsgTxt和mxIsDouble。MexErrMsgTxt在给出出错提示的同时退出当前程序的运行。MxIsDouble则用于判断mxArray中的数据是否double类型。当然Matlab还提供了许多用于判断其他数据类型的函数，这里不加详述。&需要说明的是，Matlab提供的API中，函数前缀有mex-和mx-两种。带mx-前缀的大多是对mxArray数据进行操作的函数，如mxIsDouble,mxCreateDoubleMatrix等等。而带mx前缀的则大多是与Matlab环境进行交互的函数，如mexPrintf，mxErrMsgTxt等等。了解了这一点，对在Apiref.pdf中查找所需的函数很有帮助。至此为止，使用C编写mex函数的基本过程已经介绍完了。& 上传我的文档
 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
在VB+6.0中调用MATLAB程序
下载积分：100
内容提示：黑河干流中游水量分配研究
文档格式：PDF|
浏览次数：25|
上传日期： 14:49:31|
文档星级：
该用户还上传了这些文档
在VB+6.0中调用MATLAB程序.PDF
官方公共微信请教：VB如何调用MATLAB的M文件
[问题点数：40分，结帖人wang24113]
请教：VB如何调用MATLAB的M文件
[问题点数：40分，结帖人wang24113]
不显示删除回复
显示所有回复
显示星级回复
显示得分回复
只显示楼主
相关帖子推荐：
2013年 总版技术专家分年内排行榜第三
2012年 总版技术专家分年内排行榜第七
2013年 总版技术专家分年内排行榜第三
2012年 总版技术专家分年内排行榜第七
匿名用户不能发表回复！|
每天回帖即可获得10分可用分！小技巧：
你还可以输入10000个字符
(Ctrl+Enter)
请遵守CSDN，不得违反国家法律法规。
转载文章请注明出自“CSDN（www.csdn.net）”。如是商业用途请联系原作者。