КИХ фильтр: описание и примеры на ПЛИС, stm32 и esp32

КИХ фильтр, или Фильтр с Конечной Импульсной Характеристикой, является одним из основных видов цифровых фильтров, применяемых для цифровой обработки сигналов в различных устройствах. В данной статье мы рассмотрим, что такое КИХ фильтр, какие у него особенности применения на ПЛИС, stm32 и esp32, а также представим конкретные примеры его использования.

Описание КИХ фильтра

КИХ фильтр — фильтром с конечной импульсной характеристикой, что означает, что его выходной сигнал зависит только от текущего и предыдущих значений входного сигнала. Основными чертами КИХ фильтра являются линейность и инвариантность, что обеспечивает его эффективное применение в области обработки сигналов.

Особенности применения на ПЛИС, stm32 и esp32

Применение КИХ фильтра на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) позволяет эффективно обрабатывать сигналы в реальном времени с высокой производительностью и гибкостью настройки. Кроме того, микроконтроллеры stm32 и esp32 также широко используются для реализации цифровых фильтров, включая КИХ фильтр, в различных устройствах, таких как аудиоусилители, цифровые фильтры и т. д.

Примеры использования КИХ фильтра на ПЛИС, stm32 и esp32:

1. Применение КИХ фильтра на ПЛИС: Разработка быстродействующего цифрового фильтра на ПЛИС позволяет эффективно фильтровать аналоговые сигналы в реальном времени с минимальной задержкой.
2. Использование КИХ фильтра на stm32: Реализация высококачественного аудиофильтра на микроконтроллере stm32 позволяет создавать аудиосистемы с четким звуком и минимальным уровнем искажений.
3. Пример применения КИХ фильтра на esp32: Разработка беспроводного устройства с фильтрацией сигналов с помощью КИХ фильтра на esp32 обеспечивает высокую стабильность и качество связи.

Примеры

Пример КИХ фильтра на ПЛИС

module KIH_Filter_2_Order (
    input  wire  i_clk,    // Вход тактового сигнала
    input  wire  i_reset,  // Сигнал сброса фильтра
    input  wire [15:0] i_data,   // Входные данные для фильтра
    output wire [15:0] o_result  // Выходные данные фильтра
);

reg [15:0] z1, z2;  // Регистры для хранения двух предыдущих значений
wire [15:0] mult1k, mult2k;

// коэффициенты
parameter COEFFICIENT_1 = 0.43;
parameter COEFFICIENT_2 = 0.3;

unsigned_multiply (16) mult1(z1, COEFFICIENT_1, mult1k);
unsigned_multiply (16) mult2(z2, COEFFICIENT_2, mult2k);

assign o_result = mult1k + mult2k + i_data;

always @(posedge i_clk or posedge i_reset) begin
    if (i_reset) begin
        z1 <= 0;  // очистка значений
        z2 <= 0;
    end else begin
        z1 <= i_data;  // запись значений
        z2 <= z1;
    end
end

endmodule

module unsigned_multiply
#(parameter WIDTH=8)
(
	input [WIDTH-1:0] dataa,
	input [WIDTH-1:0] datab,
	output [2*WIDTH-1:0] dataout
);

	assign dataout = dataa * datab;

endmodule

Этот код представляет простую реализацию КИХ фильтра 2 порядка для ПЛИС с заданными коэффициентами. Не забудьте адаптировать его под вашу конкретную среду разработки и требования вашего проекта.

Пример КИХ фильтра на stm32

#define COEFFICIENT_1 0.43
#define COEFFICIENT_2 0.3

float x[2] = {0}; // Массив для хранения двух предыдущих значений входного сигнала

float KIH_Filter_2_Order(float input) {
    x[1] = x[0]; // Сохраняем предыдущее значение в массиве
    x[0] = input; // Обновляем текущее значение в массиве

    // Вычисляем выход фильтра
    float output = COEFFICIENT_1 * x[0] + COEFFICIENT_2 * x[1];

    return output;
}

int main() {
    // Пример использования фильтра
    float input_signal = 1.0; // Пример входного сигнала

    float filtered_output = KIH_Filter_2_Order(input_signal);

    // Дальнейшая обработка выходного сигнала
    return 0;
}

Этот пример демонстрирует простую реализацию КИХ фильтра 2 порядка для stm32 с заданными коэффициентами. Вы можете использовать этот код в своем проекте, а также адаптировать его под свои конкретные требования и особенности системы stm32.

Пример КИХ фильтра на esp32

#define COEFFICIENT_1 0.43
#define COEFFICIENT_2 0.3

float x[2] = {0}; // Массив для хранения двух предыдущих значений входного сигнала

float KIH_Filter_2_Order(float input) {
    x[1] = x[0]; // Сохраняем предыдущее значение в массиве
    x[0] = input; // Обновляем текущее значение в массиве

    // Вычисляем выход фильтра
    float output = COEFFICIENT_1 * x[0] + COEFFICIENT_2 * x[1];

    return output;
}

void setup() {
    // Инициализация esp32

    // Пример использования фильтра
    float input_signal = 1.0; // Пример входного сигнала

    float filtered_output = KIH_Filter_2_Order(input_signal);

    // Дальнейшая обработка выходного сигнала
}

void loop() {
    // Основной цикл работы esp32
}

Этот пример демонстрирует простую реализацию КИХ фильтра 2 порядка для esp32 с заданными коэффициентами. Вы можете использовать этот код в своем проекте, а также адаптировать его под свои конкретные требования и особенности системы esp32.

Заключение

КИХ фильтр является незаменимым инструментом при обработке сигналов в различных устройствах. Его применение на ПЛИС, stm32 и esp32 позволяет достичь высокой производительности и качества обработки сигналов. Надеемся, что данная статья поможет вам лучше понять особенности и применение КИХ фильтра в вашем проекте.