Stm32 实现IIR陷波滤波器_stm32 iir滤波器

        单片机数据采集系统中常常需要对采集到的数据进行滤波处理，比如心电采集系统中50Hz市电工频信号对微弱的心电信号干扰就很严重，所以要对50Hz的信号做衰减，需要实现一个带阻滤波器。且单片机内部计算能力有限，使用IIR滤波器比较合适。

一 matlab生成模型和参数

1，打开matlab-->APP-->滤波器设计工具

2，滤波器设计工具界面输入滤波器参数，设置如下，最终生成的频率响应如下图所示。

3，滤波器设计工具界面，生成滤波器模型。

 4，生成模型后，双击模型，查看详细的滤波器结构图。

 5，双击结构图中的节点可以查看系数，根据模型和系数完成程序，就可以实现滤波器。这一步对于没有学过数字信号处理的人可能有点困难，其实只要把搞懂就很简单了，它表示下一个计算周期，将输入移位到输出处。

 6，如下图操作可以查看所有节点的系数，也可以生成一个头文件。

二 单片机程序实现

1，下图为matlab生成的滤波器结构体，根据图列出计算公式。

从左到右：

1是输入数据、是当前时刻采集到的数据。

三角形表示将输入乘上系数然后输出，S（1）是增益系数，滤波器经过一些列计算后可能会改变数据的幅值，该系数补偿后有用信号幅值不变。

圆形符号为加减运算关系，里面的加减符号表示输入信号的加减关系。

方形符号为延时，它表示下一个计算周期，将输入移位到输出处。为了描述方便，需要引入三个变量，这三个变量的位置如下图所示，当前计算完成后，Z2 = Z1；Z1 = Z0；

所以，下图的结构图可以用如下公式计算。

1，首先初始化Z0、Z1、Z2为0，定义输入为input，输出为output

2，

3,

4,Z2 = Z1；Z1 = Z0；

//50Hz带通滤波器参数
float IIR_50Hz_Bs_B[3] =
{
	1,
	-1.994229000737674617482753092190250754356,
	1
};
float IIR_50Hz_Bs_A[3] = 
{
	1,
	-1.983324992232913253076276305364444851875,
	 0.989064436932039492411661285586887970567     
};
float IIR_50Hz_Bs_Gain = 0.994532218466019801716981874051271006465; 
 
 
 
//50Hz带阻滤波器包含三个中间参数
static float Bs_50Hz_Z[3]={0};
 
void Filter_IIR_50Hz_Bs(float inValue,float outValue)
{
	
	//1，输入参数乘上增益系数
	//2，根据matlab生成的模型和系数计算
	Bs_50Hz_Z[0] = (inValue * IIR_50Hz_Bs_Gain - Bs_50Hz_Z[1] * IIR_50Hz_Bs_A[1] - Bs_50Hz_Z[2] *IIR_50Hz_Bs_A[2])/IIR_50Hz_Bs_A[0];//先计算滤波器模型左半边参数，根据输入和之前算出来的中间参数，
	outValue = Bs_50Hz_Z[0] * IIR_50Hz_Bs_B[0] + Bs_50Hz_Z[1] * IIR_50Hz_Bs_B[1] + Bs_50Hz_Z[2] * IIR_50Hz_Bs_B[2];//再计算滤波器模型右半边参数，根据之前算出来的中间参数，
	
	//3，中间参数移位
	Bs_50Hz_Z[2] = Bs_50Hz_Z[1];
	Bs_50Hz_Z[1] = Bs_50Hz_Z[0];
}

2，滤波器的使用

一般数据采集都是有固定采样频率的，且该采样频率要和matlab生成参数时输入的频率一样。每次采样到一个数据就使用滤波器公式计算一次，得到一个输出值。注意，Z0、Z1、Z2这三个参数只在第一次初始化为0。