stm32f407之数字滤波（操作寄存器）

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。

 

 

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。

 

 

 

 

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

 

 

程序：

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1. /************************************  
2.     标题：数字滤波实验  
3.     软件平台：IAR for ARM6.21  
4.     硬件平台：stm32f4-discovery  
5.     主频：168M  
6.   
7.     描述：用DAC1产生一路叠加了噪声的信号  
8.           用ADC通道11测量上面产生的信号  
9.           对ADC的测量结果进行滤波处理  
10.           用DAC2把滤波后的结果输出  
11.       
12.     author：小船  
13.     data：2012-02-17  
14. *************************************/  
15.   
16. #include <stm32f4xx.h>   
17. #include "MyDebugger.h"  
18. #include "sintable.h"   
19.   
20. /*********变量声明********/  
21. uint16_t Y0, Y1;//滤波器输出值  
22. float T = 0.000001;//采样周期  
23. float C = 0.00003; //滤波常数  
24.   
25. /*********函数声明********/  
26. void timer6_Init(void);  
27. void ADC3_IN11_Config(void);  
28. void DAC_channel2_Config(void);  
29. void Generate_SinSignal_with_Noise(void);  
30.   
31. void main ()  
32. {     
33.   
34.   SCB->AIRCR = 0x05FA0000 | 0x400;  //中断优先级分组 抢占：响应=3:1  
35.    
36.   MyDebugger_Init();  
37.    
38.   ADC3_IN11_Config();  
39.   Generate_SinSignal_with_Noise();  
40.   DAC_channel2_Config();    
41.   timer6_Init();   
42.   
43.   while(1)  
44.   {  
45.   };  
46. }  
47.   
48. /**************************************  
49.   函数名：timer6_Init  
50.   参数：无  
51.   返回值：无  
52.   功能：设置定时器6更新频率为1M  
53.         定时器6更新事件为DAC1、2时钟  
54.         更新中断启动ADC检测  
55. **************************************/  
56. void timer6_Init(void)  
57. {  
58.   /***定时器设置***/  
59.   RCC->APB1ENR |= (1<<4);//打开TIM6时钟  
60.   TIM6->PSC = 0;   
61.   TIM6->ARR = 83;  //使得更新事件频率为1m  
62.   TIM6->CR2 |=  0x00000020;//更新事件输出  
63.   TIM6->DIER |= 1; //使能中断  
64.   TIM6->CR1 |= 1; //开始计时  
65. }  
66.   
67. /**************************************  
68.   函数名：Generate_SinSignal_with_Noise  
69.   参数：无  
70.   返回值：无  
71.   功能：用DAC1产生一路叠加了噪声的信号  
72. ***************************************/  
73. void Generate_SinSignal_with_Noise(void)  
74. {  
75.   /***GPIO设置***/  
76.   RCC->AHB1ENR |= (1<<0); //打开GPIOA时钟  
77.   GPIOA->MODER |= 0x00000F00;//PA4、5模拟模式  
78.   GPIOA->PUPDR &= 0xfffff0ff;//无上拉无下拉     
79.     
80.   /***DAC设置***/  
81.   RCC->APB1ENR |= (1<<29); //使能DAC时钟  
82.   DAC->CR &= 0xffff0000;  
83.   /*  
84.   使能DMA堵塞中断  
85.   使能通道1触发  
86.   叠加噪声  
87.   */  
88.   DAC->CR |= ( (1<<13) | (1<<2) | 0x00000040 | 0x00000800);    
89.   NVIC->IP[54] = 0xA0;  
90.   NVIC->ISER[1] |= (1<<(54-32));  
91.    
92.   /***DMA设置***/  
93.   RCC->AHB1ENR |= (1<<21); //使能DMA1时钟  
94.   DAC->CR &= ~(1<<12);//DAC dma发送模式除能  
95.   DMA1_Stream5->CR &= 0xFFFFFFFE; //除能DMA1_Stream5  
96.   while(DMA1_Stream5->CR & 0x00000001);//确保DMA可以被设置   
97.   DMA1->HIFCR |= 0x000004f0;//传送前清空DMA1_Stream5所有中断标志   
98.   DMA1_Stream5->PAR = (uint32_t)&DAC->DHR12R1;//设置外设地址  
99.   DMA1_Stream5->M0AR = (uint32_t)SinTable; //设置内存地址  
100.   DMA1_Stream5->CR |= 0x0002800;//16位数据  
101.   DMA1_Stream5->NDTR = 1024; //设置dma传输数据的数量  
102.   /*  
103.     设置dma通道7，即DAC1  
104.     优先级Medium  
105.     传输方向内存到外设  
106.     内存递增模式  
107.     循环模式  
108.   */  
109.   DMA1_Stream5->CR |= ( 0x0e000000 | 0x00010000 | (1<<6)  
110.                         | (1<<10) | (1<<8) );   
111.     
112.   DMA1_Stream5->CR |= 1; //DMA数据流5使能  
113.     
114.   DAC->CR |= (1<<0);   //DAC通道1使能  
115.   
116.   DAC->CR |= (1<<12);//DAC dma发送模式使能  
117. }  
118.   
119. /**************************************  
120.   函数名：ADC3_IN11_Config  
121.   参数：无  
122.   返回值：无  
123.   功能：用ADC通道11测量上面产生的信号  
124. ***************************************/  
125. void ADC3_IN11_Config(void)  
126. {  
127.     /***GPIO设置***/  
128.   RCC->AHB1ENR |= (1<<2); //打开GPIOC时钟  
129.   GPIOC->MODER &= 0xfffffff3;//PC1模拟模式  
130.   GPIOC->MODER |= 0x0000000C;  
131.   GPIOC->PUPDR &= 0xfffffff3;//无上拉无下拉     
132.     
133.   /***ADC3设置***/  
134.   RCC->APB2ENR |= (1<<10); //使能ADC3时钟  
135.   ADC3->SQR1 = 0x00000000;//转换一个通道  
136.   ADC3->SQR3 = 0x0000000B;//第一个通道为ADC3_in11  
137.   ADC3->CR1 &= 0x00000000;   
138.   ADC3->CR2 &= 0x00000000;    
139.  //单次转换  
140.   ADC3->CR1 |= (1<<5);//使能转换完成中断  
141.   NVIC->IP[18] = 0xc0;  
142.   NVIC->ISER[0] |= (1<<18);   
143. }  
144.   
145. /**************************************  
146.   函数名：DAC_channel2_Config  
147.   参数：无  
148.   返回值：无  
149.   功能：用DAC2把滤波后的结果输出  
150. ***************************************/  
151. void DAC_channel2_Config(void)  
152. {  
153.   /***DAC设置***/  
154.   RCC->APB1ENR |= (1<<29); //使能DAC时钟  
155.   DAC->CR &= 0x0000ffff;  
156.   /*  
157.   使能通道2触发   
158.   配置为软件触发  
159.   */  
160.   DAC->CR |= ( (1<<18) | (0x00380000) );   
161.     
162.   DAC->CR |= (1<<16);   //DAC通道2使能  
163. }  
164.   
165. void TIM6_DAC_IRQHandler(void)  
166. {  
167.   if( DAC->SR & (1<<13) )  
168.   {  
169.     MyDebugger_LEDs(red, on);//亮红灯指示DAC1的DMA传输数据错误  
170.     DAC->SR &= ~(1<<13);   
171.   }  
172.     
173.   if(TIM6->SR)  
174.   {      
175.     ADC3->CR2 |= (1<<0);   //开启AD转换    
176.     ADC3->CR2 |= (1<<30); //规则通道转换开始  
177.       
178.     TIM6->SR &= ~(0x0001);   
179.   }  
180. }  
181.    
182. void ADC_IRQHandler(void)  
183. {  
184.   if( ADC3->SR & (1<<1))  
185.   {  
186.     Y0 = (uint16_t)( (float)(( T / C ) * ADC3->DR) //滤波公式  
187.                       + (float)(( 1 - T / C ) * Y1) );  
188.     Y1 = Y0;  
189.     DAC->DHR12R2 = Y0;  //DAC2输出滤波后的结果  
190.     DAC->SWTRIGR |= (1<<1);  
191.       
192.     ADC3->SR &= ~(1<<1);  
193.   }  
194. }  

输出的信号：

用AD测量后不经过滤波直接输出：

经过滤波的输出：

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。

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