stm32f407之数字滤波（操作寄存器）

只看该作者 · 2022-3-31 15:39

数字滤波

为了对stm32f4的ADC和DAC有更多的了解，我决定做一个实用性比较强的实验。就是数字滤波实验，利用stm32f4的DAC可以产生噪声的特点，利用它的一路DAC产生叠加噪声的信号作为原始信号。然后用ADC测量，把结果经过滤波处理后用DAC的另一通道把结果输出，用双踪示波器观察。

只看该作者 · 2022-3-31 15:41

一阶惯性滤波器及其数字化

一阶惯性滤波器的传递函数为：

利用一阶差分法离散化，可以得到一阶惯性数字滤波算法：

其中T为采样周期，为滤波时间常数。T和必须根据信号频谱来选择。

只看该作者 · 2022-3-31 15:43

编程实现：

a.    设定一个1024点正弦波表，用DAC1叠加噪声输出

b.    配置定时器6更新频率为1M

c.    DAC的时钟为TIM6更新事件，1024点，频率大概为0.5M

d.    在TIM6的更新中断中启动一次AD转换

e.    AD转换中断中做滤波处理，然后把数值送DAC2，启动一次DAC2

只看该作者 · 2022-3-31 15:50

程序：

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/************************************
      标题：数字滤波实验
      软件平台：IAR for ARM6.21
      硬件平台：stm32f4-discovery
      主频：168M

      描述：用DAC1产生一路叠加了噪声的信号
            用ADC通道11测量上面产生的信号
            对ADC的测量结果进行滤波处理
            用DAC2把滤波后的结果输出

      author：小船
      data：2012-02-17
*************************************/

#include <stm32f4xx.h>
#include "MyDebugger.h"
#include "sintable.h"

/*********变量声明********/
uint16_t Y0, Y1;//滤波器输出值
float T = 0.000001;//采样周期
float C = 0.00003; //滤波常数

/*********函数声明********/
void timer6_Init(void);
void ADC3_IN11_Config(void);
void DAC_channel2_Config(void);
void Generate_SinSignal_with_Noise(void);

void main ()
{

   SCB->AIRCR = 0x05FA0000 | 0x400;  //中断优先级分组抢占：响应=3:1

   MyDebugger_Init();

   ADC3_IN11_Config();
   Generate_SinSignal_with_Noise();
   DAC_channel2_Config();
   timer6_Init();

   while(1)
   {
   };
}

/**************************************
   函数名：timer6_Init
   参数：无
   返回值：无
   功能：设置定时器6更新频率为1M
         定时器6更新事件为DAC1、2时钟
         更新中断启动ADC检测
**************************************/
void timer6_Init(void)
{
   /***定时器设置***/
   RCC->APB1ENR |= (1<<4);//打开TIM6时钟
   TIM6->PSC = 0;
   TIM6->ARR = 83;  //使得更新事件频率为1m
   TIM6->CR2 |=  0x00000020;//更新事件输出
   TIM6->DIER |= 1; //使能中断
   TIM6->CR1 |= 1; //开始计时
}

/**************************************
   函数名：Generate_SinSignal_with_Noise
   参数：无
   返回值：无
   功能：用DAC1产生一路叠加了噪声的信号
***************************************/
void Generate_SinSignal_with_Noise(void)
{
   /***GPIO设置***/
   RCC->AHB1ENR |= (1<<0); //打开GPIOA时钟
   GPIOA->MODER |= 0x00000F00;//PA4、5模拟模式
   GPIOA->PUPDR &= 0xfffff0ff;//无上拉无下拉

   /***DAC设置***/
   RCC->APB1ENR |= (1<<29); //使能DAC时钟
   DAC->CR &= 0xffff0000;
   /*
   使能DMA堵塞中断
   使能通道1触发
   叠加噪声
   */
   DAC->CR |= ( (1<<13) | (1<<2) | 0x00000040 | 0x00000800);
   NVIC->IP[54] = 0xA0;
   NVIC->ISER[1] |= (1<<(54-32));

   /***DMA设置***/
   RCC->AHB1ENR |= (1<<21); //使能DMA1时钟
   DAC->CR &= ~(1<<12);//DAC dma发送模式除能
   DMA1_Stream5->CR &= 0xFFFFFFFE; //除能DMA1_Stream5
   while(DMA1_Stream5->CR & 0x00000001);//确保DMA可以被设置
   DMA1->HIFCR |= 0x000004f0;//传送前清空DMA1_Stream5所有中断标志
   DMA1_Stream5->PAR = (uint32_t)&DAC->DHR12R1;//设置外设地址
   DMA1_Stream5->M0AR = (uint32_t)SinTable; //设置内存地址
   DMA1_Stream5->CR |= 0x0002800;//16位数据
   DMA1_Stream5->NDTR = 1024; //设置dma传输数据的数量
   /*
      设置dma通道7，即DAC1
      优先级Medium
      传输方向内存到外设
      内存递增模式
      循环模式
   */
   DMA1_Stream5->CR |= ( 0x0e000000 | 0x00010000 | (1<<6)
                        | (1<<10) | (1<<8) );

   DMA1_Stream5->CR |= 1; //DMA数据流5使能

   DAC->CR |= (1<<0); //DAC通道1使能

   DAC->CR |= (1<<12);//DAC dma发送模式使能
}

/**************************************
   函数名：ADC3_IN11_Config
   参数：无
   返回值：无
   功能：用ADC通道11测量上面产生的信号
***************************************/
void ADC3_IN11_Config(void)
{
      /***GPIO设置***/
   RCC->AHB1ENR |= (1<<2); //打开GPIOC时钟
   GPIOC->MODER &= 0xfffffff3;//PC1模拟模式
   GPIOC->MODER |= 0x0000000C;
   GPIOC->PUPDR &= 0xfffffff3;//无上拉无下拉

   /***ADC3设置***/
   RCC->APB2ENR |= (1<<10); //使能ADC3时钟
   ADC3->SQR1 = 0x00000000;//转换一个通道
   ADC3->SQR3 = 0x0000000B;//第一个通道为ADC3_in11
   ADC3->CR1 &= 0x00000000;
   ADC3->CR2 &= 0x00000000;
   //单次转换
   ADC3->CR1 |= (1<<5);//使能转换完成中断
   NVIC->IP[18] = 0xc0;
   NVIC->ISER[0] |= (1<<18);
}

/**************************************
   函数名：DAC_channel2_Config
   参数：无
   返回值：无
   功能：用DAC2把滤波后的结果输出
***************************************/
void DAC_channel2_Config(void)
{
   /***DAC设置***/
   RCC->APB1ENR |= (1<<29); //使能DAC时钟
   DAC->CR &= 0x0000ffff;
   /*
   使能通道2触发
   配置为软件触发
   */
   DAC->CR |= ( (1<<18) | (0x00380000) );

   DAC->CR |= (1<<16); //DAC通道2使能
}

void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
{
   if( DAC->SR & (1<<13) )
   {
      MyDebugger_LEDs(red, on);//亮红灯指示DAC1的DMA传输数据错误
      DAC->SR &= ~(1<<13);
   }

   if(TIM6->SR)
   {
      ADC3->CR2 |= (1<<0); //开启AD转换
      ADC3->CR2 |= (1<<30); //规则通道转换开始

      TIM6->SR &= ~(0x0001);
   }
}

void ADC_IRQHandler(void)
{
   if( ADC3->SR & (1<<1))
   {
      Y0 = (uint16_t)( (float)(( T / C ) * ADC3->DR) //滤波公式
                        + (float)(( 1 - T / C ) * Y1) );
      Y1 = Y0;
      DAC->DHR12R2 = Y0;  //DAC2输出滤波后的结果
      DAC->SWTRIGR |= (1<<1);

      ADC3->SR &= ~(1<<1);
   }
}

只看该作者 · 2022-3-31 15:51

输出的信号：

只看该作者 · 2022-3-31 15:52

用AD测量后不经过滤波直接输出：

只看该作者 · 2022-3-31 15:53

经过滤波的输出：

只看该作者 · 2022-3-31 15:55

结论：经过滤波后，很好地把噪声滤除了，但相位有一定的滞后，幅值会变小。

1万 · 2022-10-8 09:30

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1万 · 2023-7-1 17:24

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1万 · 2023-7-1 18:27

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