固定点的简单低通滤波器

debugcn 发表于 Dev

猫爱爵士

我有一个简单的电路设置，可以通过LDR将光水平读取到Arduino中。我正在尝试为读取的数据实现一个简单的低通滤波器。鉴于analogRead（）返回一个无符号整数，如何最好地解决这个问题。

我试图实现一个简单的定点表示，但是不确定这是否正确。

这是一个代码片段：

#define WLPF 0.1
#define FIXED_SHIFT 4

ldr_val = ((int)analogRead(A0)) << FIXED_SHIFT;
 while (true) {
    int newval = (int)analogRead(A0) << FIXED_SHIFT;
    ldr_val += WLPF*(newval - ldr_val);
    Serial.println(ldr_val >> FIXED_SHIFT, DEC);
}

请注意，ADC的分辨率为10位，而我正在使用8位Arduino Micro。

克利福德

在没有FPU的设备上，然后乘以0.1（无论如何使它成为浮点而不是固定点的实现），您应该除以10：

#define WLPF_DIV 10

...

ldr_val += (newval - ldr_val) / WLPF_DIV;

但是，在8位处理器上进行除法通常很昂贵（尽管可能与Serial.println()循环中的执行时间相形见--但这是一个不同的问题）。取而代之的是，选择2的幂可以更有效地进行除法运算。

#define WLPF_SHIFT 3  // divide by 8

...

ldr_val += (newval - ldr_val) >> WLPF_SHIFT ;

int由于带符号类型的右移是未定义的行为，因此使用带符号是有问题的。在这种情况下，可以通过将代码更改为：

#define WLPF_DIV 8

... 

ldr_val += (newval - ldr_val) / WLPF_DIV ;

无论如何，编译器很可能会发现2的幂，并使用算术右移来生成代码。但是，您可能最好重新考虑数据类型。

您仍然可以在Serial.println()通话中右移，但也可以用16分频代替：

#define WLPF_DIV 8
#define FIXED_MUL  16

ldr_val = (int)analogRead(A0) * FIXED_MUL  ;

for(;;)
{
    int newval = (int)analogRead(A0) * FIXED_MUL ;
    ldr_val += (newval - ldr_val) / WLPF_DIV 
    Serial.println(ldr_val / FIXED_MUL, DEC);
}

在每个样本的基础上，不确定的数据输出并不能构成一个非常精确的滤波器，在任何情况下，它都将主导时序，因此您几乎无法控制频率响应，并且它将不稳定。这也使先前的性能优化变得毫无意义。您可能想考虑一下它是否对您的应用程序很重要-但这是一个不同的问题。

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