FIR滤波器有一个算法,但它是浮点:FIR filter implementation in C programming
如果我想要一个带有这个规范的不动点算法,我会怎么做呢?
FIR滤波器通过标准输入和输出接收并发送Q7格式的8位定点数字。记住,也要以十六进制格式输出测量的时间(蜱数)。按照上一节的指导方针,您的程序应该调用getchar()来读取Q7-值。应该调用putchar()来编写Q7-值。
系数是
c0=0.0299 c1=0.4701 c2=0.4701 c3=0.299
对于不动点算法,我需要实现我自己对不动点数的乘法,对吗?
我应该像存储结构那样存储不动点数字吗?
struct point
{
int integer;
int fraction;
};我是否应该使用轮班来实现编号,特别是如何实现?
号码是32位,所以我能写如下的轮班吗?
#define SHIFT_AMOUNT 16 // 2^16 = 65536
#define SHIFT_MASK ((1 << SHIFT_AMOUNT) - 1)所以,我认为我必须实现一个乘法算法,然后FIR算法本身?对吗?你能帮帮我吗?
更新
我编译并运行了一个类似于anser的程序,但它给了我意想不到的输出。
#include <stdio.h>
#include "system.h"
#define FBITS 16 /* number of fraction bits */
const int c0 = (( 299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.0299*(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c1 = ((4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701*(1<<FBITS) + 0.5) */
/* Ditto for C3 and C2 */
const int c2 = (( 4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701 *(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c3 = ((299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.299*(1<<FBITS) + 0.5) */
#define HALF (1 << (FBITS) >> 1) /* Half adjust for rounding = (int)(0.5 * (1<<FBITS)) */
signed char input[4]; /* The 4 most recent input values */
int output = 0;
void firFixed()
{
signed char sum = c0*input[0] + c1*input[1] + c2*input[2] + c3*input[3];
output = (signed char)((sum + HALF) >> FBITS);
printf("output: %d\n", output);
}
int main( void )
{
int i=0;
signed char inVal;
while (scanf("%c", &inVal) > 0)
{
if (i>3)
{
i=0;
}
input[i]=inVal;
firFixed();
i++;
}
return 0;
}为什么输出没有被正确计算,为什么输出在一个输入之后被写了几次?
更新
我试着编写定点FIR滤波器,算法可能不会100 %正确:
#include <stdio.h>
#include "system.h"
#define FBITS 16 /* number of fraction bits */
const int c0 = (( 299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.0299*(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c1 = ((4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701*(1<<FBITS) + 0.5) */
/* Ditto for C3 and C2 */
const int c2 = (( 4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701 *(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c3 = ((299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.299*(1<<FBITS) + 0.5) */
#define HALF (1 << (FBITS) >> 1) /* Half adjust for rounding = (int)(0.5 * (1<<FBITS)) */
signed char input[4]; /* The 4 most recent input values */
char get_q7( void );
void put_q7( char );
void firFixed()
{
int sum = c0*input[0] + c1*input[1] + c2*input[2] + c3*input[3];
signed char output = (signed char)((sum + HALF) >> FBITS);
put_q7(output);
}
int main( void )
{
int i=0;
while(1)
{
if (i>3)
{
i=0;
}
input[i]=get_q7();
firFixed();
i++;
}
return 0;
}
#include <sys/alt_stdio.h>
char get_q7( void );
char prompt[] = "Enter Q7 (in hex-code): ";
char error1[] = "Illegal hex-code - character ";
char error2[] = " is not allowed";
char error3[] = "Number too big";
char error4[] = "Line too long";
char error5[] = "Line too short";
char get_q7( void )
{
int c; /* Current character */
int i; /* Loop counter */
int num;
int ok = 0; /* Flag: 1 means input is accepted */
while( ok == 0 )
{
num = 0;
for( i = 0; prompt[i]; i += 1 )
alt_putchar( prompt[i] );
i = 0; /* Number of accepted characters */
while( ok == 0 )
{
c = alt_getchar();
if( c == (char)26/*EOF*/ ) return( -1 );
if( (c >= '0') && (c <= '9') )
{
num = num << 4;
num = num | (c & 0xf);
i = i + 1;
}
else if( (c >= 'A') && (c <= 'F') )
{
num = num << 4;
num = num | (c + 10 - 'A');
i = i + 1;
}
else if( (c >= 'a') && (c <= 'f') )
{
num = num << 4;
num = num | (c + 10 - 'a');
i = i + 1;
}
else if( c == 10 ) /* LF finishes line */
{
if( i > 0 ) ok = 1;
else
{ /* Line too short */
for( i = 0; error5[i]; i += 1 )
alt_putchar( error5[i] );
alt_putchar( '\n' );
break; /* Ask for a new number */
}
}
else if( (c & 0x20) == 'X' || (c < 0x20) )
{
/* Ignored - do nothing special */
}
else
{ /* Illegal hex-code */
for( i = 0; error1[i]; i += 1 )
alt_putchar( error1[i] );
alt_putchar( c );
for( i = 0; error2[i]; i += 1 )
alt_putchar( error2[i] );
alt_putchar( '\n' );
break; /* Ask for a new number */
}
if( ok )
{
if( i > 10 )
{
alt_putchar( '\n' );
for( i = 0; error4[i]; i += 1 )
alt_putchar( error4[i] );
alt_putchar( '\n' );
ok = 0;
break; /* Ask for a new number */
}
if( num >= 0 && num <= 255 )
return( num );
for( i = 0; error3[i]; i += 1 )
alt_putchar( error3[i] );
alt_putchar( '\n' );
ok = 0;
break; /* Ask for a new number */
}
}
}
return( 0 ); /* Dead code, or the compiler complains */
}
#include <sys/alt_stdio.h>
void put_q7( char ); /* prototype */
char prom[] = "Calculated FIR-value in Q7 (in hex-code): 0x";
char hexasc (char in) /* help function */
{
in = in & 0xf;
if (in <=9 ) return (in + 0x30);
if (in > 9 ) return (in - 0x0A + 0x41);
return (-1);
}
void put_q7( char inval)
{
int i; /* Loop counter */
for( i = 0; prom[i]; i += 1 )
alt_putchar( prom[i] );
alt_putchar (hexasc ((inval & 0xF0) >> 4));
alt_putchar (hexasc (inval & 0x0F));
alt_putchar ('\n');
}发布于 2013-10-05 00:39:34
FIR滤波器结果中的每个点都是来自未过滤数据的加权和值。如果你有8位输入数据和32位算术,那么除了简单乘法和加法之外,你不需要别的什么。
对维基百科的快速访问告诉我,Q7本质上是一个8位2的补整数,所以如果目标平台使用2的补码,那么简单地将接收到的字节描述为(有符号字符)将在提升到int时给出正确的数值。如果你把系数乘以2的幂,那么加权和将被乘以同样的2。舍入除法就是简单地加一个半调整的值,然后加上一个有符号的右移位。对于16位分数,预乘常数是:
#define FBITS 16 /* number of fraction bits */
const int C0 = (( 299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.0299*(1<<FBITS) + 0.5) */
const int C1 = ((4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701*(1<<FBITS) + 0.5) */
/* Ditto for C3 and C2 */
#define HALF (1 << (FBITS) >> 1) /* Half adjust for rounding = (int)(0.5 * (1<<FBITS)) */这种奇怪之处的原因在于,它可以在不依赖任何浮点四舍五入的情况下获得所需的重要位数。现在,如果:
signed char input[4];...contain最近的4个输入值,您的输出值是:
sum = c0*input[0] + c1*input[1] + c2*input[2] + c3*input[3];
output = (signed char)((sum + HALF) >> FBITS);因为你所有的系数都是正数,和到1.0,所以不可能溢出。
在一个简单的版本运行之后,您可以尝试一些优化。其他系数的一个可能的小问题是C0-C3常量的舍入,以产生不完全等于1<<FBITS的值。我测试了这些值,但这些值并没有发生这种情况(您需要c0*(1<<LBITS)的一部分正好是0.5;这意味着所有其他缩放系数也都有0.5作为它们的分数部分。它们会聚集在一起,2的总和会太大。这会给你的过滤器增加一个很小的意外增益。
这不可能发生在你给出的系数上。
编辑:我忘了。在求和计算期间,整数部分和分数部分都位于相同的32位int中。有了8位输入(7+sign)和16位分数,滤波器中最多可以有2^(32-16-8)= 2^8 =256个点(此时,显然有一个系数数组和一个乘法加循环来计算和。如果(输入大小)+(分数位)+log2(筛选器大小)超过32,则可以尝试将sum字段扩展到C99 long或int64_t值(如果可用的话),或者编写扩展精度添加和移位逻辑(如果没有)。硬件上的扩展精度在可用的情况下要好得多。
https://stackoverflow.com/questions/19192358
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