引言

ps.源碼放在最后面

設計FIR數字濾波器可以看這里：利用MATLAB配合ARM-DSP庫設計FIR數字濾波器（保姆級教程）

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設計IIR濾波器

MATLAB配置

設計步驟

首先在命令行窗口輸入"filterDesigner"，接著就會跳出以下界面，并跟著以下步驟設置：

濾波器幅頻響應圖像

按下設計濾波器后，接著就可得到以下FIR濾波器及其幅頻響應圖像：

導出濾波器系數

根據以下步驟，導出MATLAB濾波器的系數（千萬不要用"目標"->"生成C頭文件"來導出，主要是為了后面操作方便）：

最后得到的浮窗是這樣的，選擇一個合適的位置導出即可。

導出后的系數轉換

導出后大概率會出現這樣一個MATLAB窗口（可知導出后的文件也可在MATLAB中打開，在打開這類文件的時候，記得選擇文件類別為“全部文件”），IIR沒FIR那么簡單，多了一些步驟：

系數轉換

也是像FIR濾波器一樣，把這些數據復制給AI，讓AI給你整合好就行，這里圖片就不放出來了。

STM32部分

DSP庫添加

詳細請看硬漢哥的這篇文章，講的十分清晰：ARM DSP源碼和庫移植方法（MDK5的AC5和AC6）

IIR代碼部分

變量參數定義

以下就是需要的變量參數定義，值得注意的是，圖中圈起來的兩個部分，在IIR濾波器發生變化的時候，即參數改變的時候需要修改的參數（修改部分一看注釋中的公式修改；修改部分二看數組中有多少行，根據行數修改；修改部分三根據數組參數變化修改）：

主要代碼

（打印處i初始等于9是為了顯示較好的波形，濾波后的波形在前一段還未完全穩定）
也是千篇一律，主要是對導出的IIR濾波器的系數進行處理，還有修改在定義部分的一些變量值，代碼在這里就不多說了。

程序現象

使用串口打印到VOFA+這個軟件上

信號頻率：4500Hz
采樣頻率：48000Hz
通帶頻率：4000Hz
阻帶頻率：5000Hz
紅色：原始信號波形
綠色：濾波后信號波形

 源碼

變量定義部分

/*********************** IIR ***********************/
/** 采樣頻率：48kHz 通帶頻率：4kHz 阻帶頻率：5kHz **/
#define IIR_LENGTH  256							/* 采樣點數，即要處理的采樣數據的總數 */
#define IIR_BLOCK_SIZE 1						/* 調用一次 arm_biquad_cascade_df1_f32 函數處理的采樣點個數 */
#define IIR_NUMTAPS_LENGTH  7				/* 2 階 IIR 濾波的個數【濾波器階數 = IIR_NUMTAPS_LENGTH * 2，每個 2 階濾波器有 5 個系數】 */
static uint32_t iir_blockSize = IIR_BLOCK_SIZE;								/* 每次處理的數據個數，與 IIR_BLOCK_SIZE 相同 /

static uint32_t iir_numBlocks = IIR_LENGTH / IIR_BLOCK_SIZE;	/ 需要調用 arm_biquad_cascade_df1_f32 函數的次數，通過總采樣點數除以每次處理的數據個數得到 /

static float32_t IIR_InputBufer[IIR_LENGTH];									/ 采樣點緩存區，用于存儲原始的采樣數據 /

static float32_t IIR_OutputBufer[IIR_LENGTH];									/ 濾波后的輸出緩存區，濾波后輸出的數據個數與采樣點個數相同 /

static float32_t iir_pState[13 * IIR_NUMTAPS_LENGTH];					/ 狀態緩存，大小為 35 * IIR_NUMTAPS_LENGTH，直接 I 型濾波器需要 2N 個延遲器和 2N 個乘法器 /

const float32_t iir_Coeffs32LP[5 * IIR_NUMTAPS_LENGTH] = {		/ IIR_NUMTAPS_LENGTH組二階濾波系數，每組代表一個 Section二階濾波器，有5個系數 /

1.0f, -1.581251265113648107885069293843116611242f, 1.0f, 1.64464506366406792992052032786887139082f,  -0.931601507332356026935826776025351136923f,

1.0f, -1.534184978348168693074171642365399748087f, 1.0f, 1.510438012818041242368849452759604901075f, -0.798208657466401461100247161084553226829f,

1.0f, -1.418424762240857006645455840043723583221f, 1.0f, 1.348418230754467206367053222493268549442f, -0.655285433213672163788032776210457086563f,

1.0f, -1.169460742425922239462465768156107515097f, 1.0f, 1.151129772069469092699023349268827587366f, -0.493393743131744000329774735291721299291f,

1.0f, -0.608329709345672098308455133519601076841f, 1.0f, 0.930270435976758625074012343247886747122f, -0.319126063671286819278805069188820198178f,

1.0f, 0.671963013119381002979935146868228912354f,  1.0f, 0.736945396854642664763446191500406712294f, -0.169496181427103626004893044409982394427f,

1.0f, 1.0f, 																			 0.0f, 0.328290240600095484246878640988143160939f, -0.0f

};/【濾波器的核心選擇都在這些系數里面，這些系數的生成使用MATLB進行配置】/

arm_biquad_casd_df1_inst_f32 iir_S;				/ 定義一個結構體變量，用于 IIR 濾波器的初始化 /

float32_t iir_ScaleValue;									/ 定義一個變量，用于存放放縮系數 */

float32_t *iir_inputF32, iir_outputF32;	/ 定義兩個指針變量，分別用于存放濾波器輸入和輸出緩存的地址 */

主要程序部分

iir_inputF32 = &IIR_InputBufer[0];		/* 初始化輸入緩存指針 */
iir_outputF32 = &IIR_OutputBufer[0];	/* 初始化輸出緩存指針 */
for (uint16_t i = 0; i < IIR_LENGTH; i++) {

IIR_InputBufer[i] = (float)ADC_DMA_ConvertedValue[i] * 3.3 / 65536.0;

}
memset(iir_pState, 0, sizeof(iir_pState)); /* 初始化前清零狀態 /

//濾波器結構體初始化

arm_biquad_cascade_df1_init_f32(&iir_S, 						/ 初始化結構體S【S就相當于濾波器配置參數，對S結構體的各個成員變量完成初始化】/

IIR_NUMTAPS_LENGTH, 									/ 初始化2階IIR濾波的個數【濾波器階數=IIR_NUMTAPS_LENGTH2，每個IIR_NUMTAPS_LENGTH有5個系數】/

(float32_t )&iir_Coeffs32LP[0], 			/ 初始化S的濾波器系數地址【濾波器的核心選擇都在這些系數里面】*/

(float32_t )&iir_pState[0]);					/ 初始化S的計算緩存空間 /

for(uint16_t i = 0; i < iir_numBlocks; i++){

arm_biquad_cascade_df1_f32(&iir_S, 									/ 使用濾波器iir_S /

iir_inputF32 + (i * iir_blockSize), 	/ 濾波器原始輸入數據地址 /

iir_outputF32 + (i * iir_blockSize), / 濾波器濾波后輸出數據地址 /

iir_blockSize);											/ 每次處理數據點的個數 /

}

//計算放縮系數

iir_ScaleValue = 0.685271189526501567357286148762796074152 *

0.617778799034633618880718586297007277608 *

0.527648329116606640276643247489118948579 *

0.412098486544746456239352028205757960677 *

0.279416489886909980011608922723098658025 *

0.161885019533814594749898674308496993035 *

0.33585487969995225787656067950592841953;

Set_Current_USART(USART1_IDX);/ 使用串口1 /

for(uint16_t i = 9; i<IIR_LENGTH; i++){//輸出原始數據和濾波之后的數據【注意這里需要乘上放縮系數】

printf("%d: %f,%f\r\n",i,IIR_InputBufer[i],IIR_OutputBufer[i]iir_ScaleValue);

}

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