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基于 Infineon PSoC™62开发板的信号处理前端虚拟示波器-工具集

RTThread物联网操作系统 来源:未知 2023-08-16 20:15 次阅读
一、前言
本项目基于英飞凌PSoC6 RT-Thread开发板实现了信号处理前端-一个信号处理的工具集。包括虚拟示波器音频采集分析,谐波分析,周期幅值相位分析,数字滤波,极值检测,可上位机可视化和命令行人机交互,可以方便继续扩展相关功能,继续丰富工具集。wKgZomToRnOAesyNAAExUFSjJj4041.png视频:https://www.bilibili.com/video/BV1PM4y147v1/代码仓库:https://gitee.com/qinyunti/infineon-psoc62.git 二.移植DSP算法
2.1添加代码git clone https://github.com/ARM-software/CMSIS_5.gitCMSIS_5CMSISDSP下是相关文件,Source下是源码wKgZomToRnOAKrdXAAA585KWFls161.jpg将DSP文件夹复制到自己的工程目录中,只保留Include,PrivateInclude,Source三个文件夹wKgZomToRnOAcZdOAAAgt3v1Iw4368.jpgwKgZomToRnOAcZdOAAAgt3v1Iw4368.jpgSource下的每个子文件夹都是一类算法,里面的每个c都对应一个计算函数,并且有一个总文件包括其中所有的单个.c,比如BasicMathFunctions.c中wKgZomToRnOAHpLeAAByEZp5dEo698.jpg删除这些总的.c,避免编译重复删除以下文件和所有的非.c和.h文件

		1BasicMathFunctions:BasicMathFunctions.c,BasicMathFunctionsF16.c  2BayesFunctions:BayesFunctions.c,BayesFunctionsF16.c  3CommonTables:CommonTables.c,CommonTablesF16.c  4ComplexMathFunctions:ComplexMathFunctions.c,ComplexMathFunctionsF16.c  5ControllerFunctions:ControllerFunctions.c  6DistanceFunctions:DistanceFunctions.c,DistanceFunctionsF16.c  7FastMathFunctions:FastMathFunctions.c,FastMathFunctionsF16.c  8FilteringFunctions:FilteringFunctions.c,FilteringFunctionsF16.c  9InterpolationFunctions:InterpolationFunctions.c,InterpolationFunctionsF16.c 10MatrixFunctions:MatrixFunctions.c,MatrixFunctionsF16.c 11QuaternionMathFunctions:QuaternionMathFunctions.c 12StatisticsFunctions:StatisticsFunctions.c,StatisticsFunctionsF16.c 13SupportFunctions:SupportFunctions.c,SupportFunctionsF16.c 14SVMFunctions:SVMFunctions.c,SVMFunctionsF16.c 15TransformFunctions:TransformFunctions.c,TransformFunctionsF16.c,arm_bitreversal2.S wKgZomToRnOAaA6vAACg8Vcl9Vs015.jpg工程设置添加相关头文件包含路径
		2.2测试复制CMSIS_5CMSISDSPExamplesARMarm_fft_bin_example下的arm_fft_bin_data.carm_fft_bin_example_f32.c到自己的工程目录arm_fft_bin_example_f32.c下的int32_t main(void)改为int32_t ffttest_main(void)并添加#define SEMIHOSTING以使能printf打印,我们已经重定向实现了printf打印到串口。由于 arm_cfft_f32(&varInstCfftF32, testInput_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);会修改testInput_f32_10khz的内容,所以添加一个缓存,以便能重复测试

		1float32_ttesttmp_f32_10khz[2048]; 2/*ProcessthedatathroughtheCFFT/CIFFTmodule*/ 3memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz)); 4arm_cfft_f32(&varInstCfftF32,testtmp_f32_10khz,ifftFlag,doBitReverse); 5/*ProcessthedatathroughtheComplexMagnitudeModulefor 6calculatingthemagnitudeateachbin*/ 7arm_cmplx_mag_f32(testtmp_f32_10khz,testOutput,fftSize); 在自己的main函数中申明并调用int32_t ffttest_main(void);ffttest_main();编译运行可以看到串口打印SUCCESS说明测试OK。将输入输出数据打印

		1printf("SUCCESS ");  2for(inti=0;i 3{  4if(i2)  5{  6printf("/*%f,%f*/ ",testInput_f32_10khz[i],testOutput[i]);  7}  8else  9{ 10printf("/*%f,%f*/ ",testInput_f32_10khz[i],0.0); 11} 12} 使用serialstudio可视化显示,可以看到计算结果FFT频率明显的峰值

		wKgZomToRnSAOJOBAACPjIRdtsg761.jpg

		
			三.音频采集
3.1原理图从原理图看到有6路模拟输入,分别对应P10.0~P10.5, VREF为模拟参考电压。wKgZomToRnSAL2KUAABfT2wQacg834.jpgwKgZomToRnSANybeAACo7SSVwkM417.jpg使用的是MAX4466的MIC,接到ADC0,如下图所示wKgZomToRnSAab26AADL_PiUxb4588.jpgwKgZomToRnSADbj2AABP72Xp4zw570.jpgwKgZomToRnSAX9qhAACnU2Fye04562.jpg  3.2配置模拟采集引脚 wKgZomToRnSAIKiLAACQYqRTOsc532.jpg  3.3代码Adc.c

			1#include"cy_pdl.h"  2#include"cyhal.h"  3#include"cybsp.h"  4#include"cy_retarget_io.h"  5#defineVPLUS_CHANNEL_0(P10_0)  6/*Conversionfactor*/  7#defineMICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO(1000u)  8/*Acquistiontimeinnanosecond*/  9#defineACQUISITION_TIME_NS(116680u)  10/*ADCScandelayinmillisecond*/  11#defineADC_SCAN_DELAY_MS(200u)  12/*******************************************************************************  13*EnumeratedTypes  14*******************************************************************************/  15/*ADCChannelconstants*/  16enumADC_CHANNELS  17{  18CHANNEL_0=0,  19NUM_CHANNELS  20}adc_channel;  21/*******************************************************************************  22*GlobalVariables  23*******************************************************************************/  24/*ADCObject*/  25cyhal_adc_tadc_obj;  26/*ADCChannel0Object*/  27cyhal_adc_channel_tadc_chan_0_obj;  28/*DefaultADCconfiguration*/  29constcyhal_adc_config_tadc_config={  30.continuous_scanning=false,//ContinuousScanningisdisabled  31.average_count=1,//Averagecountdisabled  32.vref=CYHAL_ADC_REF_VDDA,//VREFforSingleendedchannelsettoVDDA  33.vneg=CYHAL_ADC_VNEG_VSSA,//VNEGforSingleendedchannelsettoVSSA  34.resolution=12u,//12-bitresolution  35.ext_vref=NC,//Noconnection  36.bypass_pin=NC};//Noconnection  37/*Asynchronousreadcompleteflag,usedinEventHandler*/  38staticboolasync_read_complete=true;  39#defineNUM_SCAN(1000)  40#defineNUM_CHANNELS(1)  41/*Variabletostoreresultsfrommultiplechannelsduringasynchronousread*/  42int32_tresult_arr[NUM_CHANNELS*NUM_SCAN]={0};  43staticvoidadc_event_handler(void*arg,cyhal_adc_event_tevent)  44{  45if(0u!=(event&CYHAL_ADC_ASYNC_READ_COMPLETE))  46{  47/*Setasyncreadcompleteflagtotrue*/  48async_read_complete=true;  49}  50}  51intadc_init(void)  52{  53/*Variabletocapturereturnvalueoffunctions*/  54cy_rslt_tresult;  55/*InitializeADC.TheADCblockwhichcanconnecttothechannel0inputpinisselected*/  56result=cyhal_adc_init(&adc_obj,VPLUS_CHANNEL_0,NULL);  57if(result!=CY_RSLT_SUCCESS)  58{  59printf("ADCinitializationfailed.Error:%ld ",(longunsignedint)result);  60CY_ASSERT(0);  61}  62/*ADCchannelconfiguration*/  63constcyhal_adc_channel_config_tchannel_config={  64.enable_averaging=false,//Disableaveragingforchannel  65.min_acquisition_ns=ACQUISITION_TIME_NS,//Minimumacquisitiontimesetto1us  66.enabled=true};//SamplethischannelwhenADCperformsascan  67/*Initializeachannel0andconfigureittoscanthechannel0inputpininsingleendedmode.*/  68result=cyhal_adc_channel_init_diff(&adc_chan_0_obj,&adc_obj,VPLUS_CHANNEL_0,  69CYHAL_ADC_VNEG,&channel_config);  70if(result!=CY_RSLT_SUCCESS)  71{  72printf("ADCfirstchannelinitializationfailed.Error:%ld ",(longunsignedint)result);  73CY_ASSERT(0);  74}  75/*Registeracallbacktohandleasynchronousreadcompletion*/  76cyhal_adc_register_callback(&adc_obj,&adc_event_handler,result_arr);  77/*Subscribetotheasyncreadcompleteeventtoprocesstheresults*/  78cyhal_adc_enable_event(&adc_obj,CYHAL_ADC_ASYNC_READ_COMPLETE,CYHAL_ISR_PRIORITY_DEFAULT,true);  79printf("ADCisconfiguredinmultichannelconfiguration. ");  80printf("Channel0isconfiguredinsingleendedmode,connectedtothe ");  81printf("channel0inputpin.Provideinputvoltageatthechannel0inputpin ");  82return0;  83}  84intadc_samp(void)  85{  86/*Variabletocapturereturnvalueoffunctions*/  87cy_rslt_tresult;  88/*VariabletostoreADCconversionresultfromchannel0*/  89int32_tadc_result_0=0;  90/*Clearasyncreadcompleteflag*/  91async_read_complete=false;  92/*Initiateanasynchronousreadoperation.Theeventhandlerwillbecalled  93*whenitiscomplete.*/  94memset(result_arr,0,sizeof(result_arr));  95cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,true);  96result=cyhal_adc_read_async_uv(&adc_obj,NUM_SCAN,result_arr);  97if(result!=CY_RSLT_SUCCESS)  98{  99printf("ADCasyncreadfailed.Error:%ld ",(longunsignedint)result); 100CY_ASSERT(0); 101} 102while(async_read_complete==false); 103cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,false); 104/* 105*Readdatafromresultlist,inputvoltageintheresultlistisin 106*microvolts.Convertitmillivoltsandprintinputvoltage 107* 108*/ 109for(inti=0;i110{ 111adc_result_0=result_arr[i]/MICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO; 112printf("/*%4ld*/ ",(longint)adc_result_0); 113} 114return0; 115}

		Adc.h

			1#ifndefADC_H 2#defineADC_H 3intadc_init(void); 4intadc_samp(void); 5#endif

		Main.c调用adc_init();adc_samp();
			3.4时钟时钟源是100Mhz,12分频=8.33M,满足1.8MHz~18MHz之间的要求默认是按照8M配置

		wKgZomToRnSABHRuAACJsoLRvJc093.jpg

		wKgZomToRnWAU7B7AABiJ-TBAgw773.jpg
			 3.5采样时间采样前后翻转LED用示波器测量时间

			1intadc_samp(void)  2{  3/*Variabletocapturereturnvalueoffunctions*/  4cy_rslt_tresult;  5/*VariabletostoreADCconversionresultfromchannel0*/  6int32_tadc_result_0=0;  7/*Clearasyncreadcompleteflag*/  8async_read_complete=false;  9/*Initiateanasynchronousreadoperation.Theeventhandlerwillbecalled 10*whenitiscomplete.*/ 11memset(result_arr,0,sizeof(result_arr)); 12cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,true); 13result=cyhal_adc_read_async_uv(&adc_obj,NUM_SCAN,result_arr); 14if(result!=CY_RSLT_SUCCESS) 15{ 16printf("ADCasyncreadfailed.Error:%ld ",(longunsignedint)result); 17CY_ASSERT(0); 18} 19while(async_read_complete==false); 20cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,false); 21/* 22*Readdatafromresultlist,inputvoltageintheresultlistisin 23*microvolts.Convertitmillivoltsandprintinputvoltage 24* 25*/ 26for(inti=0;i27{ 28adc_result_0=result_arr[i]/MICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO; 29printf("/*%4ld*/ ",(longint)adc_result_0); 30} 31return0; 32}

		采样1000次,分别设置采样时间为2uS和1uS对比。#define ACQUISITION_TIME_NS (2000u)10.28mS

		wKgZomToRnWAfAMaAABkvoWNWT0667.jpg#define ACQUISITION_TIME_NS (1000u)9.32mS

		wKgZomToRnWAL1UTAABskInWyZ8332.jpg10.28-9.32=0.96mS 1000次约1mS,1次刚好是1uS。而1000次除去采样时间其他时间为8.32mS,即一次8.32uS。因为前面设置了时钟为8.33MHz, 从前面时序一节可以看到,除去采样时间,其他转换时间等需要14个CLK,所以需要14/8.33uS=1.7uS. 剩余的8.32-1.7为数据搬运,软件处理等时间。
			3.6 采样值正确性1.545V和示波器采集为1.54V差不多是正确的,这里没有高精度万用表就不对测试精度了,只测试了正确性。wKgZomToRnWAL3ByAAB1jy7ZOdE552.jpg

		wKgZomToRnWASVRqAABdXRAQons955.jpg

		
			3.7音频采集一次采集1000次然后串口打印,使用SerialStudio可视化显示

			1intadc_samp(void)  2{  3/*Variabletocapturereturnvalueoffunctions*/  4cy_rslt_tresult;  5/*VariabletostoreADCconversionresultfromchannel0*/  6int32_tadc_result_0=0;  7/*Clearasyncreadcompleteflag*/  8async_read_complete=false;  9/*Initiateanasynchronousreadoperation.Theeventhandlerwillbecalled 10*whenitiscomplete.*/ 11memset(result_arr,0,sizeof(result_arr)); 12cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,true); 13result=cyhal_adc_read_async_uv(&adc_obj,NUM_SCAN,result_arr); 14if(result!=CY_RSLT_SUCCESS) 15{ 16printf("ADCasyncreadfailed.Error:%ld ",(longunsignedint)result); 17CY_ASSERT(0); 18} 19while(async_read_complete==false); 20cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,false); 21/* 22*Readdatafromresultlist,inputvoltageintheresultlistisin 23*microvolts.Convertitmillivoltsandprintinputvoltage 24* 25*/ 26for(inti=0;i27{ 28adc_result_0=result_arr[i]/MICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO; 29printf("/*%4ld*/ ",(longint)adc_result_0); 30} 31return0; 32}

		
			四.信号处理前端
4.1 电能质量,谐波分析4.1.1添加命令行在电能检测应用中,电能质量一项分析即谐波分析,谐波分量大,说明电能质量不好,基于本板信号处理前端也实现了该功能。shell_fun.h

			1voidFftFun(void*param); shell_fun.c

			1include"fft.h" shell_cmd_list中添加一行

			1{(constuint8_t*)"fft",FftFun,"fft"},/*打印帮助信息*/ 添加命令执行函数

			1voidFftFun(void*param) 2{ 3fft_main(); 4}
			4.1.2添加实现Fft.c

			1#include"arm_math.h"  2#include"arm_const_structs.h"  3#include  4#defineTEST_LENGTH_SAMPLES2048  5externfloat32_ttestInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];  6staticfloat32_ttestOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES/2];  7staticuint32_tfftSize=1024;  8staticuint32_tifftFlag=0;  9staticuint32_tdoBitReverse=1; 10staticarm_cfft_instance_f32varInstCfftF32; 11staticinttestIndex=0; 12staticfloattesttmp_f32_10khz[2048]; 13staticint32_tadcbuffer[2048]; 14int32_tfft_main(void) 15{ 16arm_statusstatus; 17float32_tmaxValue; 18status=ARM_MATH_SUCCESS; 19status=arm_cfft_init_f32(&varInstCfftF32,fftSize); 20//memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz)); 21adc_samp(adcbuffer,2048); 22for(inti=0;i<2048;i++) 23{ 24testtmp_f32_10khz[i]=(float)adcbuffer[i]; 25} 26arm_cfft_f32(&varInstCfftF32,testtmp_f32_10khz,ifftFlag,doBitReverse); 27arm_cmplx_mag_f32(testtmp_f32_10khz,testOutput,fftSize); 28/*CalculatesmaxValueandreturnscorrespondingBINvalue*/ 29arm_max_f32(testOutput,fftSize,&maxValue,&testIndex); 30int32_tout=0; 31for(inti=0;i32{ 33if(i>TEST_LENGTH_SAMPLES/2) 34{ 35out=testOutput[i-TEST_LENGTH_SAMPLES/2]/1024; 36} 37else 38{ 39out=testOutput[i]/1024; 40} 41printf("/*%ld,%ld*/ ",adcbuffer[i],out); 42} 43} 44/**endlink*/Fft.h

			1#ifndefFFT_H 2#defineFFT_H 3intfft_main(void); 4#endif

		测试

		wKgZomToRnWARPWbAAA4rRk9BL8816.jpg

		
			4.2 周期(频率),幅值,相位分析4.2.1 原理FFT变换结果,幅值最大的横坐标对应信号频率,纵坐标对应幅度。幅值最大的为out[m]=val;则信号频率f0=(Fs/N)m ,信号幅值Vpp=val/(N/2)。N为FFT的点数,Fs为采样频率。相位Pha=atan2(a, b)弧度制,其中ab是输出虚数结果的实部和虚部。
			4.2.2添加命令行shell_fun.h

			1voidFrqFun(void*param); shell_fun.cinclude "frq.h"shell_cmd_list中添加一行

			1{(constuint8_t*)"frt",FrqFun,"frq"}, 添加命令执行函数

			1voidFrqFun(void*param) 2{ 3Frq_main(); 4}

		
			4.2.3实现代码Frq.c

			1#include"arm_math.h"  2#include"arm_const_structs.h"  3#include  4#defineTEST_LENGTH_SAMPLES2048  5#defineFS10000  6externfloat32_ttestInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];  7staticfloat32_ttestOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES/2];  8staticuint32_tfftSize=1024;  9staticuint32_tifftFlag=0; 10staticuint32_tdoBitReverse=1; 11staticarm_cfft_instance_f32varInstCfftF32; 12staticinttestIndex=0; 13staticfloattesttmp_f32_10khz[2048]; 14staticint32_tadcbuffer[2048]; 15int32_tfrq_main(void) 16{ 17arm_statusstatus; 18float32_tmaxValue; 19status=ARM_MATH_SUCCESS; 20status=arm_cfft_init_f32(&varInstCfftF32,fftSize); 21//memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz)); 22adc_samp(adcbuffer,2048); 23for(inti=0;i<2048;i++) 24{ 25testtmp_f32_10khz[i]=(float)adcbuffer[i]; 26} 27arm_cfft_f32(&varInstCfftF32,testtmp_f32_10khz,ifftFlag,doBitReverse); 28arm_cmplx_mag_f32(testtmp_f32_10khz,testOutput,fftSize); 29/*CalculatesmaxValueandreturnscorrespondingBINvalue*/ 30arm_max_f32(testOutput,fftSize,&maxValue,&testIndex); 31floatfreq=(FS/TEST_LENGTH_SAMPLES)*testIndex; 32floatvpp=maxValue/(TEST_LENGTH_SAMPLES/2); 33floatpha=atan2(testOutput[2*testIndex],testOutput[2*testIndex+1]); 34printf("freq=%f,vpp=%f,pha=%f ",freq,vpp,pha); 35} 36/**endlink*/Frq.h

			1#ifndefFRQ_H 2#defineFRQ_H 3intfrq_main(void); 4#endif

		
			4.2.4测试输入frq开始测试印如下wKgZomToRnWAN7ArAAB53lnTnBg135.jpg实时采集测试此时采集的是音频背景声,噪声很小,所以频率为0

		wKgZomToRnWAYhSBAAB_1jG6J70546.jpg

		
			4.3数字滤波信号前端4.3.1原理CMSIS-DSP提供直接I型IIR库支持Q7,Q15,Q31和浮点四种数据类型。其中Q15和Q31提供了快速版本。直接I型IIR滤波器是基于二阶Biquad级联的方式来实现的。每个Biquad由一个二阶的滤波器组成:y[n] = b0 x[n] + b1 x[n-1] + b2 x[n-2] + a1 y[n-1] + a2 * y[n-2]直接I型算法每个阶段需要5个系数和4个状态变量。wKgZomToRnaARkLfAABBdSBW9wY673.jpgy[n] = b0 x[n] + b1 x[n-1] + b2 x[n-2] - a1 y[n-1] - a2 * y[n-2]matlab使用上面的公式实现,在使用fdatool工具箱生成的a系数需要取反才能用于直接I型IIR滤波器的函数中。高阶IIR滤波器的实现是采用二阶Biquad级联的方式来实现的。其中参数numStages就是用来做指定二阶Biquad的个数。比如8阶IIR滤波器就可以采用numStages=4个二阶Biquad来实现。wKgZomToRnaAZPpKAAA8t1K_CcI553.jpg如果要实现9阶IIR滤波器就需要将numStages=5,这时就需要其中一个Biquad配置成一阶滤波器(也就是b2=0,a2=0)。
			4.3.2添加命令行shell_fun.hvoid IirFun(void* param);shell_fun.c

			1include"iir.h" shell_cmd_list中添加一行

			1{(constuint8_t*)"iir",IirFun,“iir"}, 

		添加命令执行函数 

			1voidIirFun(void*param) 2{ 3Iir_main(); 4}
			4.3.3实现代码Iir.c

			1#include"arm_math.h"  2#include"arm_const_structs.h"  3#include  4#defineTEST_LENGTH_SAMPLES2048  5#defineFS10000  6externfloat32_ttestInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];  7staticfloat32_ttestOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES];  8staticuint32_tfftSize=1024;  9staticuint32_tifftFlag=0; 10staticuint32_tdoBitReverse=1; 11staticarm_cfft_instance_f32varInstCfftF32; 12staticinttestIndex=0; 13staticfloattesttmp_f32_10khz[2048]; 14staticint32_tadcbuffer[2048]; 15#definenumStages2/*2阶IIR滤波的个数*/ 16#defineBLOCK_SIZE128/*调用一次arm_biquad_cascade_df1_f32处理的采样点个数*/ 17uint32_tblockSize=BLOCK_SIZE; 18uint32_tnumBlocks=TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE;/*需要调用arm_biquad_cascade_df1_f32的次数*/ 19staticfloat32_tIIRStateF32[4*numStages];/*状态缓存*/ 20/*巴特沃斯低通滤波器系数80Hz*/ 21constfloat32_tIIRCoeffs32LP[5*numStages]={ 221.0f,2.0f,1.0f,1.479798894397216679763573665695730596781f, 23-0.688676953053861784503908438637154176831f, 241.0f,2.0f,1.0f,1.212812092620218384908525877108331769705f, 25-0.384004162286553540894828984164632856846f 26}; 27int32_tiir_main(void) 28{ 29uint32_ti; 30arm_biquad_casd_df1_inst_f32S; 31float32_tScaleValue; 32float32_t*inputF32,*outputF32; 33/*初始化输入输出缓存指针*/ 34//memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz)); 35#if1 36adc_samp(adcbuffer,2048); 37for(inti=0;i<2048;i++) 38{ 39testtmp_f32_10khz[i]=(float)adcbuffer[i]; 40} 41#endif 42inputF32=testtmp_f32_10khz; 43outputF32=testOutput; 44/*初始化*/ 45arm_biquad_cascade_df1_init_f32(&S,numStages,(float32_t*)&IIRCoeffs32LP[0], 46(float32_t*)&IIRStateF32[0]); 47/*实现IIR滤波,这里每次处理1个点*/ 48for(i=0;i< numBlocks; i++) 49{ 50arm_biquad_cascade_df1_f32(&S,inputF32+(i*blockSize),outputF32+(i*blockSize), 51blockSize); 52} 53/*放缩系数*/ 54ScaleValue=0.012f*0.42f; 55/*打印滤波后结果*/ 56for(i=0;i57{ 58printf("/*%f,%f*/ ",testtmp_f32_10khz[i],testOutput[i]*ScaleValue); 59} 60} 61/**endlink*/Iir.h

			1#ifndefIIR_H 2#defineIIR_H 3intiir_main(void); 4#endif

		
			4.3.4测试输入iir回车,查看波形见视频以下可以看到滤波导致了滞后,黄色线有滞后

		wKgZomToRnaACxvXAABU0wp83P0068.jpg

		wKgZomToRnaAQ-HLAAA7J-2D5i0599.jpg以下是实时采集滤波wKgZomToRnaAXvGOAABCxtthyV8336.jpg4.4 极大值检测在电力等行业,分析电压极值,是一项重要的参数分析,可以分析电压的波动;示波器中也有自动测量极值的功能更。本板作为信号处理前端也实现了该功能。
			4.4.1 算法算法来源于论文https://www.mdpi.com/1999-4893/5/4/588/htm核心代码如下

			1voidampd(int32_t*data,int32_tlen)  2{  3introw_sum;  4for(intk=1;k2+1;k++)  5{  6row_sum=0;  7for(inti=k;i 8{  9if((data[i]>data[i-k])&&(data[i]>data[i+k])) 10{ 11row_sum-=1; 12} 13} 14arr_rowsum[k-1]=row_sum; 15} 16intmin_index=argmin(arr_rowsum,len/2+1); 17max_window_length=min_index; 18for(intk=1;k1;k++) 19{ 20for(inti=k;i21{ 22if((data[i]>data[i-k])&&(data[i]>data[i+k])) 23{ 24p_data[i]+=1; 25} 26} 27} 28for(intk=0;k29{ 30if(p_data[k]==max_window_length) 31{ 32/*极大值*/ 33} 34} 35}4.4.2 添加命令行

			1{(constuint8_t*)"max",MaxFun,"max"},/*打印帮助信息*/ 2voidMaxFun(void*param) 3{ 4max_test(); 5} 6voidMaxFun(void*param);测试代码如下,串口命令行输入命令max,开始采集ADC值,并计算极值,打印到PC串口通过seraistudio可视化显示

			1intmax_test(void)  2{  3for(inti=0;i<10;i++)  4{  5memset(p_data,0,sizeof(p_data));  6//adc_samp(sim_data_buffer,1000);  7sim_data();  8ampd(sim_data_buffer,sizeof(sim_data_buffer)/sizeof(sim_data_buffer[0]));  9for(intk=0;k<sizeof(sim_data_buffer)/sizeof(sim_data_buffer[0]);k++) 10{ 11if(p_data[k]==max_window_length) 12{ 13/*极大值*/ 14printf("/*%ld,%ld*/ ",sim_data_buffer[k],sim_data_buffer[k]); 15} 16else 17{ 18printf("/*%ld,%d*/ ",sim_data_buffer[k],0); 19} 20cyhal_system_delay_ms(10); 21} 22} 23return0; 24}

		
			4.4.3 测试效果如下IN是原始数据,MAX是检测到的极大值,如果检测极小值将原始数据取反即可。

		wKgZomToRnaAcTyBAABkghq9CX4885.jpgwKgZomToRnaAR-RrAABCqborvGI036.jpg检测语音,效果如下wKgZomToRnaAdQO-AABPblN0HsA150.jpgwKgZomToRneAOs23AAA91IodeKs578.jpgwKgZomToRneAI4J5AAA_Ym_aWb8611.jpg
		 五.总结
得益于开发板出色的处理性能,和外设性能,以及官方可视化的代码配置工具,可以方便的搭建开发环境,实现外设采集信号比如ADC,移植DSP库,实现各种算法。本Demo实现了谐波分析,周期幅值相位分析,数字滤波,极大值检测等功能,是一个小的工具集,还可以继续扩展,设计了人机交互命令行,方便实用和测试,具备一定实用价值。
原文:https://club.rt-thread.org/ask/article/889e7c861bc93340.html
———————End——————
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原文标题:基于 Infineon PSoC™62开发板的信号处理前端虚拟示波器-工具集

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