[smk 0]

Научите как сделать на STM32 полосовой фильтр на 1 кГц.  Нужно знать есть ли сигнал с чакстотой 1 кГц. Спасибо.

Изменено 16 января, 2023 пользователем haker_fox
Переименовал тему. Переместил в раздел STM32.

[jcxz 184]

1 час назад, smk сказал:

Научите как сделать на STM32 полосовой фильтр на 1 кГц.  Нужно знать есть ли сигнал с чакстотой 1 кГц. Спасибо.

Так же как и не на STM32: Поставить Matlab, запустить его компонент FDAtool и смоделировать фильтр в нём. Затем - перенести полученную таблицу коэффициентов в программу в МК.

[Aleksandr Baranov 1]

Есть довольно старый бесплатный пакет Winfilter. Можно попробовать его, если нет Матлаба.

[smk 0]

А можно пример какой-то? В части контроллера.

[GenaSPB 11]

CMSIS-DSP\Examples\ARM\arm_fir_example

не?

 

[GenaSPB 11]

Spoiler

// Расчёт фильтра нижних частот
// Расчёт фильтра без наложения оконной функции
static void fir_design_lowpass(FLOAT_t *dCoeff, int iCoefNum, FLOAT_t m_fCutHigh)
{
	const int iHalfLen = (iCoefNum - 1) / 2;
	int iCnt;

	/*------------------*/
	/*  Lowpass filter  */
	/*------------------*/

	dCoeff [iHalfLen] = m_fCutHigh;
	for (iCnt = 1; iCnt <= iHalfLen; iCnt ++)
	{
		const FLOAT_t a = (FLOAT_t) M_PI * iCnt;
		const FLOAT_t k = SINF(m_fCutHigh * a) / a;
		dCoeff [iHalfLen - iCnt] = k;
	}
}

// Расчёт фильтра - пробки
// ((CutLow > 0.0) && (CutHigh < 1.0) && (CutLow < CutHigh))
// Расчёт фильтра без наложения оконной функции
static void fir_design_bandstop(FLOAT_t * dCoeff, int iCoefNum, FLOAT_t fCutLow, FLOAT_t fCutHigh)
{
	const int iHalfLen = (iCoefNum - 1) / 2;
	int iCnt;

	/*------------------*/
	/* Bandstop filter  */
	/*------------------*/
	//if ((CutLow > 0.0) && (CutHigh < 1.0) && (CutLow>CutHigh)) {

	dCoeff [iHalfLen] = fCutLow - fCutHigh;   
	for (iCnt = 1; iCnt <= iHalfLen; iCnt ++) 
	{ 
		const FLOAT_t a = (FLOAT_t) M_PI_2 * iCnt;	// M_PI_2 - constant pi/2
		const FLOAT_t k = SINF((fCutLow - fCutHigh) * a) * COSF((fCutHigh + fCutLow) * a) / a;  
		dCoeff [iHalfLen - iCnt] = k;
	}   

	dCoeff [iHalfLen] += 1;   
}

// Расчёт фильтра без наложения оконной функции
static void fir_design_passtrough(FLOAT_t * dCoeff, int iCoefNum, FLOAT_t dGain)
{
	const int iHalfLen = (iCoefNum - 1) / 2;
	int iCnt;

	for (iCnt = 1; iCnt <= iHalfLen; iCnt ++)
	{
		dCoeff [iHalfLen - iCnt] = 0;
	}
	dCoeff [iHalfLen] = dGain;
}

// Без наложения оконной функции
static void fir_design_bandpass(FLOAT_t * dCoeff, int iCoefNum, FLOAT_t fCutLow, FLOAT_t fCutHigh)
{
	const int iHalfLen = (iCoefNum - 1) / 2;
	int iCnt;

	dCoeff [iHalfLen] = fCutHigh - fCutLow;
	for (iCnt = 1; iCnt <= iHalfLen; iCnt ++)
	{
		const FLOAT_t a = (FLOAT_t) M_PI_2 * iCnt;	// M_PI_2 - constant pi/2
		const FLOAT_t k = SINF((fCutHigh - fCutLow) * a) *
										 COSF((fCutHigh + fCutLow) * a) / a;
		dCoeff [iHalfLen - iCnt] = k;
	}
}

 

Это расчеты для симметричных FIR (с нечетным количеством отводов) - формирует половинку от массива.
Для увеличения крутизны скатов еще "оконную" функцию к массиву применяют.

[smk 0]

Мне бы пример полосового фильтра на какую-то частоту и что пересчитывать нужно если частота другая нужна. Спасибо.

[spirit_1 5]

On 1/16/2023 at 5:06 PM, smk said:

Мне бы пример полосового фильтра на какую-то частоту и что пересчитывать нужно если частота другая нужна. Спасибо.

Наьираете в гуле чтото типа FIR Filter C

Смотрите ссылки где то что вас интересует

Например

https://sestevenson.wordpress.com/implementation-of-fir-filtering-in-c-part-1/

https://stackoverflow.com/questions/14997850/fir-filter-implementation-in-c-programming

https://lloydrochester.com/post/c/fir-filter/

https://dspguru.com/dsp/tricks/fir-filtering-in-c/

https://dspguru.com/dsp/tricks/fir-filtering-in-c/

https://github.com/topics/fir-filter

итд. 

Для СТМ32

https://embeddedexpert.io/?p=763

Кстати у стм есть ДСП библиотека с примерами  и готовыми функциями
тоже можете вполне использовать 

 

 

Посмотрите на структурные схемы ФИРа , поймите что есть что и реализация абсолютно проста, математика программирования не сложная 

Тогда сможете использовать различные визарды фильтров. Но если на раз и забыть то чтото найдете в примерах выше

Изменено 16 января, 2023 пользователем spirit_1

[Aleksandr Baranov 1]

3 hours ago, smk said:

Мне бы пример полосового фильтра на какую-то частоту и что пересчитывать нужно если частота другая нужна. Спасибо.

Упомянутый Winfilter генерирует С-код.

Пересчитвать коэффициенты в микроконтроллере "налету", так, чтобы получить любую полосу и частоту проблематично. Разве что, если это простой фильтр. Если требуется обнаружить 1 кГц или какую-то другую одну частоту - может быть подумать о преобразовании Герцеля?

[TU-104 0]

15 hours ago, Aleksandr Baranov said:

Есть довольно старый бесплатный пакет Winfilter. Можно попробовать его, если нет Матлаба.

Ещё онлайн есть такая штука http://t-filter.engineerjs.com , FIR мне понравился

 

[smk 0]

Как это использовать?
 

void SampleFilter_init(SampleFilter* f) {
  int i;
  for(i = 0; i < SAMPLEFILTER_TAP_NUM; ++i)
    f->history[i] = 0;
  f->last_index = 0;
}

void SampleFilter_put(SampleFilter* f, double input) {
  f->history[f->last_index++] = input;
  if(f->last_index == SAMPLEFILTER_TAP_NUM)
    f->last_index = 0;
}

double SampleFilter_get(SampleFilter* f) {
  double acc = 0;
  int index = f->last_index, i;
  for(i = 0; i < SAMPLEFILTER_TAP_NUM; ++i) {
    index = index != 0 ? index-1 : SAMPLEFILTER_TAP_NUM-1;
    acc += f->history[index] * filter_taps[i];
  };
  return acc;
}

 

[Lmx2315 2]

15 часов назад, smk сказал:

Мне бы пример полосового фильтра на какую-то частоту и что пересчитывать нужно если частота другая нужна. Спасибо.

Если вам нужно обнаруживать сигналы с разными частотами, то советую БПФ он же FFT . Ничего не надо будет пересчитывать.

[TU-104 0]

27 minutes ago, smk said:

Как это использовать?
 

void SampleFilter_init(SampleFilter* f) {
  int i;
  for(i = 0; i < SAMPLEFILTER_TAP_NUM; ++i)
    f->history[i] = 0;
  f->last_index = 0;
}

void SampleFilter_put(SampleFilter* f, double input) {
  f->history[f->last_index++] = input;
  if(f->last_index == SAMPLEFILTER_TAP_NUM)
    f->last_index = 0;
}

double SampleFilter_get(SampleFilter* f) {
  double acc = 0;
  int index = f->last_index, i;
  for(i = 0; i < SAMPLEFILTER_TAP_NUM; ++i) {
    index = index != 0 ? index-1 : SAMPLEFILTER_TAP_NUM-1;
    acc += f->history[index] * filter_taps[i];
  };
  return acc;
}

 

Так всё же понятно:

- Завести переменную - структуру SampleFiler, передать её в начале в инит (там просто нулями заполняется массив сэмплов).

- Очередной сэмпл положить в массив функцией ..._put()

- Забрать c выхода фильтра тоже очередное значение .._get()

 

Но вам тут выше посоветовали для вашей задачи (обнаружение частоты) - быстрее Гертцелем

 

Изменено 17 января, 2023 пользователем TU-104

[spirit_1 5]

On 1/17/2023 at 8:16 AM, Lmx2315 said:

Если вам нужно обнаруживать сигналы с разными частотами, то советую БПФ он же FFT . Ничего не надо будет пересчитывать.

Герцель в самый раз для такого, 

#define PI 3.14159265358979323846 
#define buffer_size 44100 
double samples[buffer_size]; 
double FS = 44100.0; //fréquence d'échantillonnage 
double FDETECT = 1000.0; // fréquence à détecter 

int K; 
double coefficient; 
double W; 
double sine; 
double cosine; 
double Q0, Q1, Q2; 
double real; 
double imag; 
double magnitude; 
double scalingFactor; 
int i; 

K = (int) (0.5 + ((buffer_size * FDETECT) / FS));
W = (2.0 * PI * K) / buffer_size; 
cosine = cos(W); 
sine = sin(W); 
coefficient = 2 * cos(W); 
scalingFactor = buffer_size / 2.0; 

Q0 = 0; 
Q1 = 0; 
Q2 = 0; 
	
for (i=0 ; i<buffer_size ; i++) 
 {
  Q0 = samples[i] + (coefficient * Q1) - Q2;
  Q2 = Q1;
  Q1 = Q0;
 }
real = (Q0 - (Q1 * cosine)) / scalingFactor; 
imag = (- Q1 * sine) / scalingFactor;	
magnitude = sqrt(real * real + imag * imag);

Пример из Википедии

Думаю все понятно

double FS- часота вашего АЦП

double FDETECT- частота детекции

double samples[buffer_size]; буфер  с отсчетами

magnitude = sqrt(real * real + imag * imag); - амлитуда сигнала

Если надо постоянно отслеживать амплитуду то постоянно суете samples как переменную 

и в magnitude = sqrt(real * real + imag * imag); забираете амплитуду вашей частоты

Изменено 17 января, 2023 пользователем spirit_1

[Variant99 7]

Полезная тема, надо положить её в закладки.

А вот еще тогда такой вопрос. В некоторых ЫЕЬ32-микроконтроллерах есть DFDSM - цифровой фильтр для сигма-дельта модуляции. Я немного поискал по этой теме и понял, что такое и как выглядит сигма-дельта модуляция. Теперь вопрос - этот модуль DFDSM в микроконтроллере, на нем можно ли построить цифровой фильтр частот? Как я понял, источник сигма-дельта сигнала нужен внешний, то есть внешний АЦП с таким выходом. Окей. А модуль DFSDM в микроконтроллере, он только преобразует входной сигма-дельта сигнал в числовые значения или же еще каким-то образом является цифровым фильтром частот?