目录

一、FIR 低通、高通、带通、带阻

1、FIR滤波器特点

2、滤波器结构

3、滤波器系数

4、滤波实现

5、FIR 滤波后的群延迟

二、IIR 低通、高通、带通、带阻

 1、IIR滤波器特点

2、滤波器结构

3、滤波器系数

4、滤波实现

5、IIR滤波后的群延迟

三、中值滤波

1、中值滤波特点

2、MidFilterBlock

3、MidFilterRT

四、自适应滤波

1、自适应滤波特点

2、滤波器结构

3、滤波实现

五、样条插补

1、样条插补特点

2、样条函数初始化

3、样条插补实现

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一、FIR 低通、高通、带通、带阻

1、FIR滤波器特点

• FIR 滤波器永远是稳定的（系统只有零点）；
• FIR 滤波器的冲激响应是有限长序列；
• FIR 滤波器的系统函数为多项式；
• FIR 滤波器具有线性相位。

2、滤波器结构

void arm_fir_init_f32(arm_fir_instance_f32 * S,uint16_t numTaps,const float32_t * pCoeffs,float32_t * pState,uint32_t blockSize
);

        最终实现的是低通、高通、带通、带阻只和滤波器系数有关。

3、滤波器系数

        点击 Design Filter 按钮以后就生成了所需的滤波器系数，生成滤波器系数以后点击 filterDesigner 界面上的菜单 Targets->Generate C header ,打开后显示如下界面：

4、滤波实现

        实现单点或数组格式的滤波。

void arm_fir_f32(const arm_fir_instance_f32 * S,const float32_t * pSrc,float32_t * pDst,uint32_t blockSize
)

5、FIR 滤波后的群延迟

        波形经过 FIR 滤波器后，输出的波形会有一定的延迟。对于线性相位的 FIR，这个群延迟就是一个常数。但是实际应用中这个群延迟是多少呢？ 关于群延迟的数值， filterDesigner 工具箱会根据用户的配置计算好。

二、IIR 低通、高通、带通、带阻

 1、IIR滤波器特点

        IIR 滤波器与 FIR 滤波器相比，具有相位特性差的缺点，但它的的结构简单、运算量小，具有经济、高效的特点，并且可以用较少的阶数获得很高的选择性。因此也得到了广泛应用。

2、滤波器结构

void arm_biquad_cascade_df1_init_f32(arm_biquad_casd_df1_inst_f32 * S,uint8_t numStages,const float32_t * pCoeffs,float32_t * pState
)

        最终实现的是低通、高通、带通、带阻只和滤波器系数有关。

3、滤波器系数

        点击 Design Filter 按钮以后就生成了所需的滤波器系数，生成滤波器系数以后点击 filterDesigner 界面上的菜单 Targets->Generate C header ,打开后显示如下界面：

4、滤波实现

        实现单点或数组格式的滤波。

void arm_biquad_cascade_df1_f32(const arm_biquad_casd_df1_inst_f32 * S,float32_t * pSrc,float32_t * pDst,uint32_t blockSize
)

5、IIR滤波后的群延迟

        波形经过 IIR 滤波器后，输出的波形会有一定的延迟。对于线性相位的 IIR ，这个群延迟就是一个常数。但是实际应用中这个群延迟是多少呢？ 关于群延迟的数值， filterDesigner 工具箱会根据用户的配置计算好。

三、中值滤波

1、中值滤波特点

        将滤波阶数设置为 5，即 y = medfilt1(x, 5)，表示每 5 个采样值求一次中值。原理和实现如下：函数是取 x(k-2)， x(k-1), x(k), x(k+1), x(k+2)的中值作为输出 y(k)。 对于 y(1)，只有 x(1), x(2), x(3)存在数值，之前的不存在，对于不存在的补 0。 每 5 个数按从小到大排列后取中值有。

2、MidFilterBlock

        实现数组形式的一段数据的中值滤波。

void MidFilter(float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize, uint32_t order)

3、MidFilterRT

        实现变量形式的单个数据的中值滤波。

void MidFilterRT(float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint8_t ucFlag, uint32_t order)

四、自适应滤波

1、自适应滤波特点

        自适应滤波器能够根据输入信号自动调整滤波系数进行数字滤波。作为对比，非自适应滤波器有静态的滤波器系数，这些静态系数一起组成传递函数。

        对于一些应用来说，由于事先并不知道需要进行操作的参数，例如一些噪声信号的特性，所以要求使用自适应的系数进行处理。在这种情况下，通常使用自适应滤波器，自适应滤波器使用反馈来调整滤波器系数以及频率响应。

        随着处理器性能的增强，自适应滤波器的应用越来越常见，时至今日它们已经广泛地用于手机以及其它通信设备、数码录像机和数码照相机以及医疗监测设备中

2、滤波器结构

        重点是滤波的步长。

void arm_lms_norm_init_f32(arm_lms_norm_instance_f32 * S,uint16_t numTaps,float32_t * pCoeffs,float32_t * pState,float32_t mu,uint32_t blockSize
);

3、滤波实现

        步长越大，抖动越大，但是平稳速度越快；步长越小，抖动越小，但是平稳速度越慢。

五、样条插补

1、样条插补特点

        DSP 库支持了样条插补，双线性插补和线性插补，我们这里主要介绍样条插补的实现。低阶的样条插值还具有“保凸”的重要性质。在计算机科学的计算机辅助设计和计算机图形学中，样条通常是指分段定义的多项式参数曲线。

2、样条函数初始化

void arm_spline_init_f32(arm_spline_instance_f32 * S,arm_spline_type type,const float32_t * x,const float32_t * y,uint32_t n,float32_t * coeffs,float32_t * tempBuffer
)

3、样条插补实现

void arm_spline_f32(arm_spline_instance_f32 * S,const float32_t * xq,float32_t * pDst,uint32_t blockSize
)

        样条插补的主要作用是使得波形更加平滑。比如一帧是128点，步大小是8个像素，我们可以通过插补实现步长为1， 1024点的波形，本质是你的总步长大小不能变，我们这里都是1024，这个不能变，在这个基础上做插补，效果就出来了。