Für ein paar Versuche bin ich auf der Suche nach einer einfachen Implementierung für ein Tiefpassfilter in C. Ich messe mit einem ATmega168 256 Werte (8Bit) eines Signals mit etwa 500Hz Grenzfrequenz, die Abtastrate ist 10KHz. Die Filterkoeffizienten habe ich bereits mit Matlab berechnet und dort auch ausprobiert (natürlich Integer...) Ich möchte nun also das Array mit den 512 Werten Filtern und dann an den PC schicken. Mein Problem ist die Filterimplementierung. Hat jemand ein einfaches Beispiel?
1 | // Tiefpassfilter erster Ordnung. vin= Eingang, vg=geglätteter Ausgang
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2 | // Die Berechnung sollte mit int16 durchgeührt werden
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3 | // also den Eingangswert entsprechend hochschieben
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4 | // als divisor immer nur 2hochx nehmen, damit der prozessor nur schieben muss
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5 | |
6 | vin = vadc << 8 ; |
7 | vg += (vin-vg) /32 ; |
Grüße or
danke, werde ich mal ausprobieren. Wie kann ich ein Filter höherer (z.B. 6. Ordnung) implementieren und auf ein Array anwenden?
Dominik schrieb: > Wie kann ich ein Filter höherer (z.B. 6. Ordnung) implementieren und auf > ein Array anwenden? In dem du es in Teilfilter 2. Ordnung aufsplitest .
Du dimensonierst erst mal ein Analoges Filter mit dem gewünschten Frequenzgang. Die werden meistens in Teilfilter 2.Ordnung dimensoniert. Die dann berechneten Parameter werden dann mittels Bilineare Transformation in den z-Bereich transformiert. Un dschon hast du deine Koeffizenten der IIR-Teilfilter. Deine Daten werden dann durch die 3 Teilfilter hintereinander gefiltert.
@Helmut Lenzen: Wer lesen kann (meinen ersten Post...), ist klar im Vorteil: "Die Filterkoeffizienten habe ich bereits mit Matlab berechnet und dort auch ausprobiert (natürlich Integer...)" Kennt also bitte jemand der sich die Foreneinträge auch wirklich durchliest und nicht nur seinen Mist dazuschreibt, auch wenn er keinen Sinn ergibt, eine einfache IMPLEMENTIERUNG eines Tiefpassfilters höherer Ordnung wenn man die Koeffizienten schon hat?
Dominik schrieb: > Kennt also bitte jemand der sich die Foreneinträge auch wirklich > durchliest und nicht nur seinen Mist dazuschreibt, auch wenn er keinen > Sinn ergibt, eine einfache IMPLEMENTIERUNG eines Tiefpassfilters höherer > Ordnung wenn man die Koeffizienten schon hat? So wie ich das gelernt habe können analoge Filter (ich nehm mal an du hast ein analoges Filter designt. Genauere Informationen haben wir ja nicht) nicht so einfach wie du dir das vorstellst in diskrete Filter umgemüntzt werden. Du solltest dein System also im q-Bereich (Stichwort: Tustin-Transformation) nach den selben Prinzipien wie im s-Bereich neu designen und daraus dann durch Überführung in den z-Bereich die Implementierung als digitales Filter berechnen. PS: Ich kann überhaupt nicht verstehen wiso du dich über die Posts von "helmil" so aufregst. Man versucht dir ja nur zu helfen!
Dominik schrieb: > Wer lesen kann (meinen ersten Post...), ist klar im Vorteil: > "Die Filterkoeffizienten habe ich bereits mit Matlab berechnet und dort > auch ausprobiert (natürlich Integer...)" Du hattes mich nach dem allgemeinen Vorgehen bei der Dimensionierung von Digitalen Filtern gefragt. Und ich habe dir das Verfahren erklaert wie es in der Literatur beschrieben ist um von einem Analogen Filter zu einem gleichwertigen Digitalen Filter zu kommen. Und da wird zuerst ein Analoges Filter designt. (Damit mein ich jetzt nicht die Widerstaende und Kondensatoren zu berechnen sondern die allgemeine Uebertragungsfunktion) Und diese Analogen Koeffizenten werden dann mittels Bilinearer Transformation in den z-Bereich uebersetzt. Diese Transformation ist auch wie Michael auch sagte als Tustin-Transformation bekannt. Aus dieser Digitalen Uebertragungsfunktion wird dann mittels z-Transformation die Differenzengleichung erzeugt. Man zerlegt Filter hoehere Ordnung vorteilsweise in Teilfilter 2. Ordnung um keine zu hohe Spreizung der Koeffizenten zu bekommen was zu Rechenungenaugikeiten fuehrt. Dasselbe gilt ja in aenlicher Form fuer Analoge Filter. Die allgemeine Formel lautet: B0 + B1*z + B2*z^2 H(z) = ------------------ A0 + A1*z + A2*z^2 Dabei sind dann A0,A1,A2,B0,B1.B2 deine aus der Bilineraren Transformation erzeugten Koeffizenten. Beispiel: Filter 2.Ordnung , Samplerate 8Khz,Butterworth, Grenzfrequenz 200Hz Fliesskommaformat Analoge Form: 1 H(s) = ------------------- 1 + 1.414 * s + s^2 Daraus ergeben sich mit hilfe der BT: A0 = 0.05542 A1 = 0.011085 A2 = 0.05542 B0 = 1 B1 = -1.778634 B2 = 0.800804 Die werden dann entsprechend in ein Q Format umgerechnet: in Q30 Format z.B. mit 1073741824L multipliziert. Der 'C' code zum Filter: long Q30Lowpass(long Q30Val) { Q30X2 = Q30X1; Q30X1 = Q30X0; Q30X0 = Q30Val; Q30Y2 = Q30Y1; Q30Y1 = Q30Y0; Q30Y0 = Q30Mult(Q30X0,Q30LA0); Q30Y0 += Q30Mult(Q30X1,Q30LA1); Q30Y0 += Q30Mult(Q30X2,Q30LA2); Q30Y0 -= Q30Mult(Q30Y1,Q30LB1); Q30Y0 -= Q30Mult(Q30Y2,Q30LB2); return(Q30Y0); } Q30Mult ist eine Fixkommamultiplizierungsroutine. Und fertig ist dein Digitales Filter. Und Dominik auch so hinbekommen? Dominik schrieb: > Kennt also bitte jemand der sich die Foreneinträge auch wirklich > durchliest und nicht nur seinen Mist dazuschreibt, auch wenn er keinen > Sinn ergibt, Ob das Sinn ergibt oder Mist ist, was ich schreibe kannst du als nichtwissender in Sachen Digitaler Filter nicht beurteilen. Denn nach diesem Verfahren habe ich schon sehr viele Digitale Filter dimmensioniert.
Ich bin (theoretisch) nicht unwissend. Wie bereits geschrieben habe ich die Koeffizienten (natürlich für Digitalfilter, darum gehts ja...) bereits erfolgreich berechnet, skaliert und auch getestet. Mit möglichst minimaler Koeffizientenspreizung etc. Ja, das ist nicht so schwer und geht auch ohne Z-Transformation wenn man matlab bedienen kann... Was mir fehlt ist eine ordentliche Implementierung in C damit ich die Koeffizienten auch auf meine Messwerte auf dem Mikrocontroller anwenden kann. Und in diesem Fall ist es wirklich Mist, wenn jemand eine bereits geklärte Frage neu zu beantworten versucht und nicht auf das Problem eingeht.
Dominik schrieb: > Für ein paar Versuche bin ich auf der Suche nach einer einfachen > Implementierung für ein Tiefpassfilter in C. Hast Du Dich denn schon für einen Filtertyp entschieden? (Butterworth, Chebyshev, Bessel, Gauss und noch einige andere) Bevor man sich mit der Implementierung von mehrstufigen Filtern befasst, muss man schon einige Grundlagen der Filtertechnik kennen. Zum Glüch gibts da viele passende Seiten im INet. Ein Einstig ist, wie fast immer Wikipedia... Gruss Harald
Dominik schrieb: > Und in diesem Fall ist es wirklich Mist, wenn jemand eine bereits > geklärte Frage neu zu beantworten versucht und nicht auf das Problem > eingeht. Von Mist zu schreiben und dann eine solche Frage zu stellen Dominik schrieb: > Wie kann ich ein Filter höherer (z.B. 6. Ordnung) implementieren und auf > ein Array anwenden? laesst nicht gerade Durchblick erkennen und in dem Fall muss man weiter ausholen. Und in Matlab wird es doch wohl eine Funktion geben die dir das Filter in Teilfilter 2. Ordnung zerlegt. Der Rest ist dann 10 Zeilen 'C' Code. Und warum das so gemacht wird habe ich dir ja versucht zu erklaeren und der Code steht oben. Einfach 3 x hintereinander aufrufen (mit anderen Koffs.) und schon steht das Filter 6. Ordnung. Und darum halt ich es jetzt wie der alte Fritz hier „Macht Euch Euren Dregg alleene!“
Wie bereits geschrieben: Der Filter ist berechnet und in matlab getestet, ich habe also bereits alle Koeffizienten für mein digitales Butterworth-Tiefpassfilter ich suche "nur" nach einer brauchbaren Funktion in C mit der ich den Filter auf meine Rohdaten anwenden kann.
Jaja, die Matlab Cracks. Da du ja ohne Z-Transformation an deine Koeffizienten gekommen bist, verwendest du aller Wahrscheinlichkeit nach den Filter Designer (FDA Tool). Ich nehme auch an, dass du dir schon Gedanken über Quantisierungseffekte (Grenzzyklen, Rundungsrauschen) gemacht hast. Speziell IIR Filter reagieren da mitunter sehr intolerant - die Schlingel. Wie oben schon erwähnt wurde, könntest du dein resultierendes Filter in Sektionen 2ter Ordnung aufteilen (Second Order Sections). Dies wird sogar in der Praxis so gemacht! Hier hast du noch die Qual der Wahl zwischen diversen Strukturen (Direktstruktur I/II, transponierte, etc) welche dir Vor- und Nachteile bescheren. Da du Matlab nach eigenen Angaben bedienen kannst wirst du auch die Koeffizienten der Biquads berechnen können und es resultiert eine einfache Funktion filter(...) in C. Die gewählte Struktur bestimmt dir dann die Implementation.
Klingt alles sehr interessant. Die grundlegende Frage bleibt aber: Ich habe Koeffizienten und möchte die auf meine Messwerte im Array anwenden, sodass ich am Ende ein Array mit tiefpassgefilterten Messwerten habe.
Dominik schrieb: > ich suche "nur" nach einer brauchbaren > Funktion in C Vielleicht hift Dir das hier ja: http://www-users.cs.york.ac.uk/~fisher/mkfilter/trad.html Dort kann man ein paar Eckdaten eingeben und erhält dann ein Stückchen Quelltext, das den entsprechenden Filter implementiert. Christian
Also als Jemand der weniger Vorwissen hat und über die Google Suche an diesen Forumsbeitrag gerät, kommt zunächst beim Lesen der eigentlichen Fragestellung Freude auf, eine nützliche Quelle gefunden zu haben. Je mehr man ließt, desto weniger informativ wird alles. Kann es sein, dass es nicht darum geht, jemandem die Frage nach einer einfachen Implementierung zu beantworten, sondern nur zu zeigen was für ein toller Hecht man ist? Ihr seid alle die Größten! Ich verteile Fleißmärkchen an euch alle! Manchmal schäme ich mich Ingenieur geworden zu sein...
Helmut Lenzen schrieb: > Und darum halt ich es jetzt wie der alte Fritz hier „Macht Euch Euren > Dregg alleene!“ http://de.wikipedia.org/wiki/Friedrich_August_III._%28Sachsen%29#Als_K.C3.B6nig_.281904_bis_1918.29 ;-)
@ Martin (Gast) Es ist hier alles gesagt worden wie man ein Filter implementiert. Wenn Dominik aber lernresistent ist und alle Antworten ignoriert und meint es trotzdem besser zu wissen ist ihm nicht zu helfen. Hätte er sich meinen Post Beitrag "Re: Einfaches Tiefpassfilter" mal genauer angeschauen hätte er festellen müssen das dort schon Code in C vorhanden ist für ein Tiefpassfilter 2. Ordnung. Diesen Programmteil hätte lediglich 3 mal aufrufen müssen mit anderen Koffs. und schon hätte er seinen Tiefpass 6. Ordnung. Stattdessen wurde ich von ihm beschimpft als ob ich nicht lesen könnte. Martin schrieb: > Kann es sein, dass > es nicht darum geht, jemandem die Frage nach einer einfachen > Implementierung zu beantworten, sondern nur zu zeigen was für ein toller > Hecht man ist? Ganz im Gegenteil aber lesen muss er schon selbst. Und ganz trivial ist das Thema digitale Filter nun auch nicht. Das haben ausser mir ihm andere auch gesagt. Mit nur Matlab bedienen zu können kann man keine digitalen Filter verstehen. Dazu gehört immer noch ein gutes Buch. Martin schrieb: > Ihr seid alle die Größten! Ich verteile Fleißmärkchen an > euch alle! Manchmal schäme ich mich Ingenieur geworden zu sein... Und wenn du schon solche Sprüche abläst dann bitte kannst du ja mal eine erklärung über digitale Filter für Dummys hier schreiben.
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