12 Commits

Author SHA1 Message Date
583856a2ff Обновить README.md 2025-12-30 09:51:53 +03:00
Razvalyaev
1b57406d57 Обновлены примерочные инклюды 2025-12-28 15:33:02 +03:00
Razvalyaev
457ec2a729 Дефайны ms Задержек переделаны под static inline и ИЗМЕНЕНО API 2025-12-25 13:02:57 +03:00
Razvalyaev
dfbae9be39 добавлены newline и по мелочи 2025-12-25 10:33:15 +03:00
Razvalyaev
a6b27da4ce добавлоен полосовой фильтр (не доработано) 2025-12-06 17:58:58 +03:00
Razvalyaev
1f7384c5ed Добавлен RMS фильтр 2025-12-02 18:39:52 +03:00
Razvalyaev
c5a01c56ac дорбаотка медианного фильтра: добавлено инициализирующее значение. чтобы не считал с нуля 2025-12-01 18:43:38 +03:00
Razvalyaev
0fd9c78c32 коменты для дефайнов экспоненц фильтра 2025-11-30 21:20:48 +03:00
Razvalyaev
30fdbc35dd добавление в bench_time измерения периода
улучшение фильтров (эксп и авераге)
2025-11-28 18:13:26 +03:00
Razvalyaev
513f56fe7d Фикс дефайна Filter_ReInit 2025-11-17 12:36:26 +03:00
Razvalyaev
9bff9ad44d Временная оптимизация фильтра. Но вообще надо переделать их 2025-11-17 01:37:18 +03:00
Razvalyaev
99652a9ad5 В bit access добавлен дефайн для получения бита без препроцесса 2025-11-15 19:04:26 +03:00
10 changed files with 636 additions and 129 deletions

View File

@@ -182,6 +182,61 @@ static inline uint32_t BenchTime_End(uint8_t channel, uint32_t ticks) {
return elapsed_ticks;
}
/**
* @brief Измерение периода на указанном канале
* @param channel Номер канала (0..BENCH_TIME_MAX_CHANNELS-1)
* @param ticks Источник тиков (например: HAL_GetTick(), TIM2->CNT, DWT->CYCCNT)
* @param tick_period Период тиков для переполнения
* @return Измеренное время в тиках, 0 - в случае первого запуска или ошибки
*/
static inline uint32_t BenchTime_Period(uint8_t channel, uint32_t ticks, uint32_t tick_period) {
if (channel >= BENCH_TIME_MAX_CHANNELS) return 0;
if (!hbt.channels[channel].is_running)
{
hbt.channels[channel].start_tick = ticks;
hbt.channels[channel].tick_period = tick_period;
hbt.channels[channel].is_running = 1;
return 0;
};
uint32_t end_tick = ticks;
uint32_t start_tick = hbt.channels[channel].start_tick;
uint32_t elapsed_ticks;
// Инит для следующего измерения
hbt.channels[channel].start_tick = end_tick;
hbt.channels[channel].tick_period = tick_period;
if (end_tick >= start_tick) {
elapsed_ticks = end_tick - start_tick;
} else {
elapsed_ticks = (tick_period - start_tick) + end_tick + 1;
}
if (elapsed_ticks > tick_period) {
elapsed_ticks = tick_period;
}
// Обновление статистики
BenchTimeStats_t* stats = &hbt.channels[channel].stats;
stats->last_ticks = elapsed_ticks;
if (elapsed_ticks < stats->min_ticks) {
stats->min_ticks = elapsed_ticks;
}
if (elapsed_ticks > stats->max_ticks) {
stats->max_ticks = elapsed_ticks;
}
stats->total_ticks += elapsed_ticks;
stats->count++;
return elapsed_ticks;
}
/**
* @brief Получение минимального времени измерения
*/
@@ -254,4 +309,4 @@ static inline void BenchTime_ResetStats(uint8_t channel) {
/** BENCH_TIME
* @}
*/
*/

View File

@@ -119,6 +119,15 @@ typedef union
}uint64_BitTypeDef;
/**
* @brief Получить n-й бит из любого числа
* @param _uint8_ Переменная типа uint8_t
* @param _bit_ Константный номер бита (0..7)
* @return Значение выбранного бита (0 или 1)
* @note Индекс бита вычисляется программно, а не на этапе компиляции
*/
#define read_bit(_val_, _bit_) ((_val_) & ((uint64_t)1 << _bit_))
/**
* @brief Получить n-й бит из uint8_t
* @param _uint8_ Переменная типа uint8_t
@@ -156,4 +165,4 @@ typedef union
/** BIT_ACCESS_DEFINES
* @}
*/
*/

View File

@@ -85,13 +85,19 @@ int32_t process_value_int(int32_t raw_adc_quant) {
#ifdef FILTERS_ENABLE
#ifdef ARM_MATH_CM4
#include "arm_math.h"
#define DSP_FITLERS 1
#include "arm_math.h"
#define DSP_FITLERS 1
#else
#include "math.h"
#endif
#ifndef FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE
#ifndef FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
#define FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE 100 ///< Размер окна усредняющего фильтра
#else
#define FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE 65535 ///< Размер окна усредняющего фильтра без буфера
#endif
#endif
#ifndef FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE
@@ -102,6 +108,9 @@ int32_t process_value_int(int32_t raw_adc_quant) {
#define FILTER_POLY_MAX_ORDER 4 ///< Максимальный порядок полинома
#endif
#ifndef FILTER_RMS_MAX_SIZE
#define FILTER_RMS_MAX_SIZE 128 ///< Максимальный размер окна (рекомендуется степень 2)
#endif
#define check_proccess_func(_ptr_) \
((_fltr_)->process != NULL) 1 : \
@@ -125,8 +134,8 @@ int32_t process_value_int(int32_t raw_adc_quant) {
* @param filter Указатель на структуру фильтра
* @details Запускает функцию инициализации, если указатель инициализирован
*/
#define Filter_Reset(_fltr_, _input_) \
((_fltr_)->reset != NULL) ? (_fltr_)->reset(_fltr_, _input_): -1
#define Filter_ReInit(_fltr_, ...) \
((_fltr_)->reset != NULL) ? (_fltr_)->reset(_fltr_, __VA_ARGS__): -1
/**
@@ -155,11 +164,14 @@ do{ if(Filter_isReady(_fltr_)) (_fltr_)->state = FILTER_ENABLE; }while(0)
#define Filter_Stop(_fltr_) \
do{ if(Filter_isEnable(_fltr_)) (_fltr_)->state = FILTER_READY; }while(0)
#define Filter_isDataReady(_fltr_) ((_fltr_)->dataProcessing == 0)
#define Filter_GetState(_fltr_) (_fltr_)->state
#define Filter_isInit(_fltr_) !(Filter_GetState(_fltr_) == FILTER_NOT_INIT)
#define Filter_isReady(_fltr_) (Filter_GetState(_fltr_) == FILTER_READY)
#define Filter_isEnable(_fltr_) (Filter_GetState(_fltr_) == FILTER_ENABLE)
typedef enum
{
FILTER_NOT_INIT,
@@ -184,8 +196,9 @@ typedef struct _FilterMedian_t{
float buffer[FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE]; ///< Буфер значений
uint8_t index; ///< Текущий индекс
uint8_t size; ///< Фактический размер фильтра
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterMedian_t *filter, uint8_t size);
int (*reset)(struct _FilterMedian_t *filter, uint8_t size, float init_val);
float (*process)(struct _FilterMedian_t *filter, float input);
} FilterMedian_t;
@@ -197,6 +210,7 @@ typedef struct _FilterExp_t {
float alpha; ///< Коэффициент сглаживания (0..1)
float value; ///< Текущее значение
uint8_t initialized; ///< Флаг инициализации
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterExp_t *filter, float alpha);
float (*process)(struct _FilterExp_t *filter, float input);
@@ -208,14 +222,17 @@ typedef struct _FilterExp_t {
typedef struct _FilterAverage_t{
FilterState_t state; ///< Состояние фильтра
FilterMode_t mode; ///< Режим фильтра
#ifndef FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
float buffer[FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE]; ///< Буфер значений
uint8_t size; ///< Фактический размер фильтра
#endif
uint32_t size; ///< Фактический размер фильтра
float sum; ///< Сумма значений
uint8_t index; ///< Текущий индекс
uint8_t count; ///< Количество элементов
uint32_t index; ///< Текущий индекс
uint32_t count; ///< Количество элементов
float lastValue; ///< Последнее измеренное значение
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterAverage_t *filter, uint8_t size, FilterMode_t mode);
int (*reset)(struct _FilterAverage_t *filter, uint32_t size, FilterMode_t mode);
float (*process)(struct _FilterAverage_t *filter, float input);
} FilterAverage_t;
@@ -226,6 +243,7 @@ typedef struct _FilterPoly_t{
FilterState_t state; ///< Состояние фильтра
float coefficients[FILTER_POLY_MAX_ORDER + 1]; ///< Коэффициенты полинома
uint8_t order; ///< Порядок полинома
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterPoly_t *filter, float* coeffs, uint8_t order);
float (*process)(struct _FilterPoly_t *filter, float input);
@@ -240,23 +258,91 @@ typedef struct _FilterLUT_t{
float* output_values; // Массив выходных значений
uint16_t size; // Размер таблицы
uint8_t interpolation; // Флаг интерполяции (0 - отключена, 1 - линейная)
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterLUT_t *filter, float* input_arr, float* output_arr, uint16_t size, uint8_t interpolation);
float (*process)(struct _FilterLUT_t *filter, float input);
} FilterLUT_t;
/**
* @brief Структура True RMS фильтра (float)
*/
typedef struct _FilterRMS_t {
FilterState_t state; ///< Состояние фильтра
float buffer_sq[FILTER_RMS_MAX_SIZE]; ///< Буфер квадратов значений
float sum_squares; ///< Текущая сумма квадратов
float last_rms; ///< Последнее рассчитанное RMS значение
uint32_t window_size; ///< Размер окна усреднения
uint32_t index; ///< Текущий индекс в буфере
uint32_t count; ///< Количество накопленных значений
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterRMS_t *filter, uint32_t window_size);
float (*process)(struct _FilterRMS_t *filter, float input);
} FilterRMS_t;
// Float версии функций
int FilterMedian_Init(FilterMedian_t* filter, uint8_t size);
int FilterMedian_Init(FilterMedian_t* filter, uint8_t size, float init_val);
float FilterMedian_Process(FilterMedian_t* filter, float input);
int FilterExp_Init(FilterExp_t* filter, float alpha);
float FilterExp_Process(FilterExp_t* filter, float input);
int FilterAverage_Init(FilterAverage_t* filter, uint8_t size, FilterMode_t mode);
float FilterExp_Process(FilterExp_t* filter, float input);
int FilterAverage_Init(FilterAverage_t* filter, uint32_t size, FilterMode_t mode);
float FilterAverage_Process(FilterAverage_t* filter, float input);
int FilterPoly_Init(FilterPoly_t* filter, float* coeffs, uint8_t order);
float FilterPoly_Process(FilterPoly_t* filter, float input);
int FilterLUT_Init(FilterLUT_t* filter, float* input_arr, float* output_arr, uint16_t size, uint8_t interpolation);
float FilterLUT_Process(FilterLUT_t* filter, float input);
int FilterRMS_Init(FilterRMS_t* filter, uint32_t window_size);
float FilterRMS_Process(FilterRMS_t* filter, float input);
/**
* @brief Расчет коэфициента альфа
* @param tau Постоянная времени (время нарастания до 63% от уровня сигнала)
* @param TsUs Период вызова фильтра в микросекундах
* @return Коэфициент альфа
*/
#define FilterExp_CalcAlpha(tau, TsUs) (((float)TsUs/1000000) / (((float)TsUs/1000000) + (tau)))
/**
* @brief Расчет alpha для времени нарастания до 63%
* @param rise_time Требуемое время нарастания до 63%
* @param TsUs Период вызова фильтра в микросекундах
* @return Коэфициент альфа
*/
#define FilterExp_CalcAlpha63(rise_time, TsUs) FilterExp_CalcAlpha((rise_time) / 1.0f, TsUs)
/**
* @brief Расчет alpha для времени нарастания до 86%
* @param rise_time Требуемое время нарастания до 86%
* @param TsUs Период вызова фильтра в микросекундах
* @return Коэфициент альфа
*/
#define FilterExp_CalcAlpha86(rise_time, TsUs) FilterExp_CalcAlpha((rise_time) / 2.0f, TsUs)
/**
* @brief Расчет alpha для времени нарастания до 95%
* @param rise_time Требуемое время нарастания до 95%
* @param TsUs Период вызова фильтра в микросекундах
* @return Коэфициент альфа
*/
#define FilterExp_CalcAlpha95(rise_time, TsUs) FilterExp_CalcAlpha((rise_time) / 3.0f, TsUs)
/**
* @brief Расчет alpha для времени нарастания до 98%
* @param rise_time Требуемое время нарастания до 98%
* @param TsUs Период вызова фильтра в микросекундах
* @return Коэфициент альфа
*/
#define FilterExp_CalcAlpha98(rise_time, TsUs) FilterExp_CalcAlpha((rise_time) / 4.0f, TsUs)
/**
* @brief Расчет alpha для времени нарастания до 99%
* @param rise_time Требуемое время нарастания до 99%
* @param TsUs Период вызова фильтра в микросекундах
* @return Коэфициент альфа
*/
#define FilterExp_CalcAlpha99(rise_time, TsUs) FilterExp_CalcAlpha((rise_time) / 5.0f, TsUs)
// ==================== INT32_T ВЕРСИИ ====================
/**
@@ -265,10 +351,12 @@ float FilterLUT_Process(FilterLUT_t* filter, float input);
typedef struct _FilterMedianInt_t{
FilterState_t state; ///< Состояние фильтра
int32_t buffer[FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE]; ///< Буфер значений
int32_t sorted[FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE]; ///< Буфер отсортированных значений
uint8_t index; ///< Текущий индекс
uint8_t size; ///< Фактический размер фильтра
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterMedianInt_t *filter, uint8_t size);
int (*reset)(struct _FilterMedianInt_t *filter, uint8_t size, int32_t init_val);
int32_t (*process)(struct _FilterMedianInt_t *filter, int32_t input);
} FilterMedianInt_t;
@@ -281,6 +369,7 @@ typedef struct _FilterExpInt_t{
int32_t value; ///< Текущее значение
uint8_t initialized; ///< Флаг инициализации
int32_t scale; ///< Масштаб коэффициента (например 100 для 0.01)
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterExpInt_t *filter, int32_t alpha, int32_t scale);
int32_t (*process)(struct _FilterExpInt_t *filter, int32_t input);
@@ -292,14 +381,17 @@ typedef struct _FilterExpInt_t{
typedef struct _FilterAverageInt_t{
FilterState_t state; ///< Состояние фильтра
FilterMode_t mode; ///< Режим фильтра
#ifndef FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
int32_t buffer[FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE]; ///< Буфер значений
uint8_t size; ///< Фактический размер фильтра
#endif
uint32_t size; ///< Фактический размер фильтра
int64_t sum; ///< Сумма значений
uint8_t index; ///< Текущий индекс
uint8_t count; ///< Количество элементов
uint32_t lastValue; ///< Последнее измеренное значение
uint32_t index; ///< Текущий индекс
uint32_t count; ///< Количество элементов
uint32_t lastValue; ///< Последнее измеренное значение
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterAverageInt_t *filter, uint8_t size, FilterMode_t mode);
int (*reset)(struct _FilterAverageInt_t *filter, uint32_t size, FilterMode_t mode);
int32_t (*process)(struct _FilterAverageInt_t *filter, int32_t input);
} FilterAverageInt_t;
@@ -313,6 +405,7 @@ typedef struct _FilterPolyInt_t{
int32_t coefficients[FILTER_POLY_MAX_ORDER + 1]; ///< Коэффициенты полинома
uint8_t order; ///< Порядок полинома
int32_t scale; ///< Масштаб коэффициентов
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterPolyInt_t *filter, int32_t* coeffs, uint8_t order, int32_t scale);
int32_t (*process)(struct _FilterPolyInt_t *filter, int32_t input);
@@ -327,26 +420,82 @@ typedef struct _FilterLUTInt_t{
int32_t* output_values; ///< Массив выходных значений
uint16_t size; ///< Размер таблицы
uint8_t interpolation; ///< Флаг интерполяции
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterLUTInt_t *filter, int32_t* input_arr, int32_t* output_arr, uint16_t size, uint8_t interpolation);
int32_t (*process)(struct _FilterLUTInt_t *filter, int32_t input);
} FilterLUTInt_t;
/**
* @brief Структура True RMS фильтра (int32_t)
*/
typedef struct _FilterRMSInt_t {
FilterState_t state; ///< Состояние фильтра
int64_t buffer_sq[FILTER_RMS_MAX_SIZE]; ///< Буфер квадратов значений
int64_t sum_squares; ///< Текущая сумма квадратов
int32_t last_rms; ///< Последнее рассчитанное RMS значение
uint32_t window_size; ///< Размер окна усреднения
uint32_t index; ///< Текущий индекс в буфере
uint32_t count; ///< Количество накопленных значений
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг - данные в обработке
int (*reset)(struct _FilterRMSInt_t *filter, uint32_t window_size);
int32_t (*process)(struct _FilterRMSInt_t *filter, int32_t input);
} FilterRMSInt_t;
// Int32_t версии функций
int FilterMedianInt_Init(FilterMedianInt_t* filter, uint8_t size);
int FilterMedianInt_Init(FilterMedianInt_t* filter, uint8_t size, int32_t init_val);
int32_t FilterMedianInt_Process(FilterMedianInt_t* filter, int32_t input);
int FilterExpInt_Init(FilterExpInt_t* filter, int32_t alpha, int32_t scale);
int32_t FilterExpInt_Process(FilterExpInt_t* filter, int32_t input);
int FilterAverageInt_Init(FilterAverageInt_t* filter, uint8_t size, FilterMode_t mode);
int FilterAverageInt_Init(FilterAverageInt_t* filter, uint32_t size, FilterMode_t mode);
int32_t FilterAverageInt_Process(FilterAverageInt_t* filter, int32_t input);
int FilterPolyInt_Init(FilterPolyInt_t* filter, int32_t* coeffs, uint8_t order, int32_t scale);
int32_t FilterPolyInt_Process(FilterPolyInt_t* filter, int32_t input);
int FilterLUTInt_Init(FilterLUTInt_t* filter, int32_t* input_arr, int32_t* output_arr, uint16_t size, uint8_t interpolation);
int32_t FilterLUTInt_Process(FilterLUTInt_t* filter, int32_t input);
int FilterRMSInt_Init(FilterRMSInt_t* filter, uint32_t window_size);
int32_t FilterRMSInt_Process(FilterRMSInt_t* filter, int32_t input);
// ==================== CMSIS ВЕРСИИ ====================
// ==================== ДРУГИЕ ФИЛЬТРЫ ====================
/**
* @brief Структура полосового фильтра с дифференциатором
* @details Комбинация дифференциатора и полосового фильтра 2-го порядка.
* Используется для выделения сетевой частоты и подготовки к детектированию нуля.
*/
typedef struct _FilterBandPassDerivative_t {
FilterState_t state; ///< Состояние фильтра
// Дифференциатор
float prev_input; ///< Предыдущее входное значение
// Полосовой фильтр (биквадратный, прямая форма II)
float b0, b1, b2; ///< Коэффициенты числителя
float a1, a2; ///< Коэффициенты знаменателя
// Состояния фильтра
float x1, x2; ///< Состояния входа
float y1, y2; ///< Состояния выхода
float last_output; ///< Последнее выходное значение
uint8_t dataProcessing; ///< Флаг обработки данных
// Указатели на функции
int (*reset)(struct _FilterBandPassDerivative_t *filter,
float center_freq_ratio, float bandwidth_ratio);
float (*process)(struct _FilterBandPassDerivative_t *filter, float input);
} FilterBandPassDerivative_t;
int FilterBandPassDerivative_Init(FilterBandPassDerivative_t* filter,
float center_freq_ratio,
float bandwidth_ratio);
float FilterBandPassDerivative_Process(FilterBandPassDerivative_t* filter,
float input);
#ifdef DSP_FITLERS
/**
* @brief Структура биквадратного фильтра с CMSIS-DSP
@@ -374,4 +523,4 @@ float FilterBiquad_Process(FilterBiquad_t* filter, float input);
#endif // FILTERS_ENABLE
#endif // __FILTERS_H_
#endif // __FILTERS_H_

View File

@@ -79,8 +79,8 @@ extern void Error_Handler(void);
* Этот блок содержит макросы для реализации задержек с использованием HAL или FreeRTOS:
* - @ref msDelay — простая задержка заданной длительности;
* - @ref msDelayStart — сохранение текущего времени начала задержки;
* - @ref msDelayWhileActive — проверка, активна ли задержка;
* - @ref msDelayWaitDone — проверка, завершена ли задержка.
* - @ref msDelayActive — проверка, активна ли задержка;
* - @ref msDelayDone — проверка, завершена ли задержка.
* Эти макросы удобны для реализации неблокирующих задержек.
* @{
*/
@@ -92,13 +92,18 @@ extern void Error_Handler(void);
* @note Использует задержку через @ref local_time или osDelay в зависимости от @ref FREERTOS_DELAY.
*/
#ifdef FREERTOS_DELAY
#define msDelay(_ms_) osDelay(_ms_)
__STATIC_INLINE void msDelay(uint32_t _ms_)
{
osDelay(_ms_);
}
#else
#define msDelay(_ms_) \
do { \
uint32_t _start_ = local_time(); \
while (local_time() - _start_ < (_ms_)) {} \
} while(0)
__STATIC_INLINE void msDelay(uint32_t _ms_)
{
volatile uint32_t _start_ = local_time();
while ((local_time() - _start_) < (_ms_))
{
}
}
#endif
@@ -110,7 +115,10 @@ extern void Error_Handler(void);
*
* Используется для реализации неблокирующих задержек.
*/
#define msDelayStart(_pvar_) *(_pvar_) = local_time()
__STATIC_INLINE void msDelayStart(uint32_t *_pvar_)
{
*(_pvar_) = local_time();
}
/**
* @brief Проверяет, активна ли задержка.
@@ -119,15 +127,18 @@ extern void Error_Handler(void);
* @retval 1 Задержка еще активна.
* @retval 0 Задержка завершена.
* @details
* Возвращает true, пока время задержки не истекло. Используется в проверках,
* Возвращает true, пока задержка активна. Используется в проверках,
* когда нужно **действовать, пока задержка выполняется**. Пример:
* @code
* while(msDelayWhileActive(1000, &tick)) {
* while(msDelayActive(1000, &tick)) {
* // выполняем другие задачи, задержка не блокирует поток
* }
* @endcode
*/
#define msDelayWhileActive(_ms_, _pvar_) (local_time() - *(_pvar_) < _ms_)
__STATIC_INLINE int msDelayActive(uint32_t _ms_, uint32_t *_pvar_)
{
return (local_time() - *(_pvar_) < _ms_);
}
/**
* @brief Проверяет, завершилась ли задержка.
@@ -136,15 +147,18 @@ extern void Error_Handler(void);
* @retval 1 Задержка завершена.
* @retval 0 Задержка еще активна.
* @details
* Возвращает true, когда задержка уже завершена. Используется в проверках,
* Возвращает true, когда задержка закончилась. Используется в проверках,
* когда нужно **выполнить действие только после окончания задержки**. Пример:
* @code
* if(msDelayWaitDone(1000, &tick)) {
* if(msDelayDone(1000, &tick)) {
* // выполняем действие после завершения задержки
* }
* @endcode
*/
#define msDelayWaitDone(_ms_, _pvar_) (local_time() - *(_pvar_) >= _ms_)
__STATIC_INLINE int msDelayDone(uint32_t _ms_, uint32_t *_pvar_)
{
return (local_time() - *(_pvar_) >= _ms_);
}
/** DELAYS_DEFINES
* @}
@@ -201,6 +215,12 @@ extern void Error_Handler(void);
*/
#define ABS(x) ( ((x) > 0)? (x) : -(x))
/**
* @brief Константа Пи
*/
#ifndef PI
#define PI 3.14159265f
#endif
/** UTILS_DEFINES
* @}
*/
@@ -224,4 +244,4 @@ do{ \
/** @endcond */
#endif //__MYLIBS_TOOLS_H_
#endif //__MYLIBS_TOOLS_H_

View File

@@ -587,4 +587,4 @@ __STATIC_FORCEINLINE void HF_HandleFault(void)
#endif //__TRACE_H_
#endif //__TRACE_H_

View File

@@ -159,4 +159,4 @@
#endif //TRACKERS_ENABLE
#endif //__TRACKERS_H_
#endif //__TRACKERS_H_

View File

@@ -32,11 +32,14 @@ static int Filter_float_compare(const void *a, const void *b) {
* @param filter Указатель на структуру фильтра
* @return 0 - успех, -1 - ошибка
*/
int FilterMedian_Init(FilterMedian_t* filter, uint8_t size) {
int FilterMedian_Init(FilterMedian_t* filter, uint8_t size, float init_val) {
check_init_filter(filter);
if (size == 0 || size > FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE) return -1;
memset(filter->buffer, 0, sizeof(filter->buffer));
for (int i = 0; i < size; i++)
{
filter->buffer[i] = init_val;
}
filter->index = 0;
filter->size = size;
@@ -111,11 +114,13 @@ float FilterExp_Process(FilterExp_t* filter, float input) {
* @param filter Указатель на структуру фильтра
* @return 0 - успех, -1 - ошибка
*/
int FilterAverage_Init(FilterAverage_t* filter, uint8_t size, FilterMode_t mode) {
int FilterAverage_Init(FilterAverage_t* filter, uint32_t size, FilterMode_t mode) {
check_init_filter(filter);
if (size == 0 || size > FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE) return -1;
#ifndef FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
memset(filter->buffer, 0, sizeof(filter->buffer));
#endif
filter->size = size;
filter->sum = 0.0f;
filter->index = 0;
@@ -140,9 +145,10 @@ float FilterAverage_Process(FilterAverage_t* filter, float input) {
// Общая логика для обоих режимов
filter->sum += input;
filter->count++;
filter->dataProcessing = 1;
// Логика скользящего среднего
if (filter->mode == FILTER_MODE_MOVING) {
#ifndef FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
if (filter->count > filter->size) {
filter->sum -= filter->buffer[filter->index];
filter->count = filter->size; // Поддерживаем фиксированный размер окна
@@ -150,14 +156,17 @@ float FilterAverage_Process(FilterAverage_t* filter, float input) {
filter->buffer[filter->index] = input;
filter->index = (filter->index + 1) % filter->size;
filter->lastValue = filter->sum / filter->count;
filter->dataProcessing = 0;
#endif
}
else
{
if (filter->count > filter->size)
if (filter->count >= filter->size)
{
filter->lastValue = filter->sum / filter->count;
filter->count = 0;
filter->sum = 0;
filter->dataProcessing = 0;
}
}
@@ -279,27 +288,96 @@ float FilterLUT_Process(FilterLUT_t* filter, float input) {
return y0 + (input - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
}
// ==================== INT32_T ВЕРСИИ ====================
// Вспомогательная функция для сравнения int32_t
static int Filter_int32_compare(const void *a, const void *b) {
int32_t ia = *(const int32_t*)a;
int32_t ib = *(const int32_t*)b;
if (ia < ib) return -1;
if (ia > ib) return 1;
/**
* @brief Инициализация RMS фильтра (float)
*/
int FilterRMS_Init(FilterRMS_t* filter, uint32_t window_size) {
check_init_filter(filter);
if (window_size == 0 || window_size > FILTER_RMS_MAX_SIZE) return -1;
filter->window_size = window_size;
filter->sum_squares = 0.0f;
filter->last_rms = 0.0f;
filter->index = 0;
filter->count = 0;
// Инициализируем буфер нулями
memset(filter->buffer_sq, 0, sizeof(filter->buffer_sq[0]) * window_size);
filter->state = FILTER_READY;
filter->reset = &FilterRMS_Init;
filter->process = &FilterRMS_Process;
return 0;
}
/**
* @brief Обработка значения RMS фильтром (float)
* @details Эффективный алгоритм с циклическим буфером
*/
float FilterRMS_Process(FilterRMS_t* filter, float input) {
check_process_filter(filter);
// Вычисляем квадрат входного значения
float square = input * input;
if (filter->count < filter->window_size) {
// Фаза накопления - просто добавляем в сумму
filter->sum_squares += square;
filter->buffer_sq[filter->index] = square;
filter->count++;
} else {
// Фаза скользящего окна - вычитаем старое, добавляем новое
filter->sum_squares -= filter->buffer_sq[filter->index]; // Вычитаем старое значение
filter->sum_squares += square; // Добавляем новое
filter->buffer_sq[filter->index] = square; // Сохраняем в буфер
}
// Увеличиваем индекс с зацикливанием
filter->index++;
if (filter->index >= filter->window_size) {
filter->index = 0;
}
// Вычисляем RMS (проверяем что есть хотя бы одно значение)
if (filter->count > 0) {
float mean_square = filter->sum_squares / filter->count;
// Защита от отрицательных значений из-за ошибок округления
if (mean_square < 0.0f) mean_square = 0.0f;
filter->last_rms = _sqrtf(mean_square);
}
return filter->last_rms;
}
// ==================== INT32_T ВЕРСИИ ====================
//// Вспомогательная функция для сравнения int32_t
//static int Filter_int32_compare(const void *a, const void *b) {
// int32_t ia = *(const int32_t*)a;
// int32_t ib = *(const int32_t*)b;
// if (ia < ib) return -1;
// if (ia > ib) return 1;
// return 0;
//}
/**
* @brief Инициализация медианного фильтра (int32_t)
* @param filter Указатель на структуру фильтра
* @return 0 - успех, -1 - ошибка
*/
int FilterMedianInt_Init(FilterMedianInt_t* filter, uint8_t size) {
int FilterMedianInt_Init(FilterMedianInt_t* filter, uint8_t size, int32_t init_val) {
check_init_filter(filter);
if (size == 0 || size > FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE) return -1;
memset(filter->buffer, 0, sizeof(filter->buffer));
for (int i = 0; i < size; i++)
{
filter->buffer[i] = init_val;
filter->sorted[i] = init_val;
}
filter->index = 0;
filter->size = size;
@@ -316,19 +394,69 @@ int FilterMedianInt_Init(FilterMedianInt_t* filter, uint8_t size) {
* @return Отфильтрованное значение
*/
int32_t FilterMedianInt_Process(FilterMedianInt_t* filter, int32_t input) {
check_process_filter(filter);
// Добавляем значение в буфер
filter->buffer[filter->index] = input;
filter->index = (filter->index + 1) % filter->size;
// Копируем буфер для сортировки
int32_t sort_buffer[FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE];
memcpy(sort_buffer, filter->buffer, sizeof(sort_buffer));
// Сортируем и возвращаем медиану
qsort(sort_buffer, filter->size, sizeof(int32_t), Filter_int32_compare);
return sort_buffer[filter->size / 2];
check_process_filter(filter);
register int32_t old_value = filter->buffer[filter->index];
register uint8_t size = filter->size;
register uint8_t idx = filter->index;
int32_t* sorted = filter->sorted;
// Обновляем circular buffer
filter->buffer[idx] = input;
idx++;
if (idx >= size) idx = 0;
filter->index = idx;
// Одновременно ищем позицию для удаления и вставки
uint8_t remove_pos = 0;
uint8_t insert_pos = 0;
uint8_t found_remove = 0;
// Проход по массиву sorted (только один раз!)
for (uint8_t i = 0; i < size; i++) {
int32_t current = sorted[i];
// Ищем позицию для удаления старого значения
if (!found_remove && current == old_value) {
remove_pos = i;
found_remove = 1;
}
// Ищем позицию для вставки нового значения
if (input > current) {
insert_pos = i + 1;
}
}
// Если insert_pos указывает на место после удаляемого элемента,
// нужно скорректировать, так как массив уменьшится на 1 элемент
if (insert_pos > remove_pos) {
insert_pos--;
}
// Оптимизированное удаление и вставка за один проход
if (insert_pos == remove_pos) {
// Случай 1: Вставляем на то же место, откуда удаляем
sorted[remove_pos] = input;
}
else if (insert_pos < remove_pos) {
// Случай 2: Вставляем левее, чем удаляем
// Сдвигаем элементы [insert_pos, remove_pos-1] вправо
for (uint8_t j = remove_pos; j > insert_pos; j--) {
sorted[j] = sorted[j - 1];
}
sorted[insert_pos] = input;
}
else {
// Случай 3: Вставляем правее, чем удаляем (insert_pos > remove_pos)
// Сдвигаем элементы [remove_pos+1, insert_pos] влево
for (uint8_t j = remove_pos; j < insert_pos; j++) {
sorted[j] = sorted[j + 1];
}
sorted[insert_pos - 1] = input;
}
return sorted[size >> 1];
}
/**
@@ -380,11 +508,12 @@ int32_t FilterExpInt_Process(FilterExpInt_t* filter, int32_t input) {
* @param filter Указатель на структуру фильтра
* @return 0 - успех, -1 - ошибка
*/
int FilterAverageInt_Init(FilterAverageInt_t* filter, uint8_t size, FilterMode_t mode) {
int FilterAverageInt_Init(FilterAverageInt_t* filter, uint32_t size, FilterMode_t mode) {
check_init_filter(filter);
if (size == 0 || size > FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE) return - 1;
#ifndef FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
memset(filter->buffer, 0, sizeof(filter->buffer));
#endif
filter->size = size;
filter->sum = 0;
filter->index = 0;
@@ -412,6 +541,7 @@ int32_t FilterAverageInt_Process(FilterAverageInt_t* filter, int32_t input) {
// Логика скользящего среднего
if (filter->mode == FILTER_MODE_MOVING) {
#ifndef FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
if (filter->count > filter->size) {
filter->sum -= filter->buffer[filter->index];
filter->count = filter->size; // Поддерживаем фиксированный размер окна
@@ -419,10 +549,11 @@ int32_t FilterAverageInt_Process(FilterAverageInt_t* filter, int32_t input) {
filter->buffer[filter->index] = input;
filter->index = (filter->index + 1) % filter->size;
filter->lastValue = filter->sum / filter->count;
#endif
}
else
{
if (filter->count == filter->size)
if (filter->count >= filter->size)
{
filter->lastValue = filter->sum / filter->count;
filter->count = 0;
@@ -562,6 +693,172 @@ int32_t FilterLUTInt_Process(FilterLUTInt_t* filter, int32_t input) {
/**
* @brief Инициализация RMS фильтра (int32_t)
*/
int FilterRMSInt_Init(FilterRMSInt_t* filter, uint32_t window_size) {
check_init_filter(filter);
if (window_size == 0 || window_size > FILTER_RMS_MAX_SIZE) return -1;
filter->window_size = window_size;
filter->sum_squares = 0;
filter->last_rms = 0;
filter->index = 0;
filter->count = 0;
// Инициализируем буфер нулями
memset(filter->buffer_sq, 0, sizeof(filter->buffer_sq[0]) * window_size);
filter->state = FILTER_READY;
filter->reset = &FilterRMSInt_Init;
filter->process = &FilterRMSInt_Process;
return 0;
}
/**
* @brief Обработка значения RMS фильтром (int32_t)
*/
int32_t FilterRMSInt_Process(FilterRMSInt_t* filter, int32_t input) {
check_process_filter(filter);
// Вычисляем квадрат входного значения
int64_t square = (int64_t)input * input;
if (filter->count < filter->window_size) {
// Фаза накопления
filter->sum_squares += square;
filter->buffer_sq[filter->index] = square;
filter->count++;
} else {
// Фаза скользящего окна
filter->sum_squares -= filter->buffer_sq[filter->index]; // Вычитаем старое
filter->sum_squares += square; // Добавляем новое
filter->buffer_sq[filter->index] = square; // Сохраняем в буфер
}
// Увеличиваем индекс с зацикливанием
filter->index++;
if (filter->index >= filter->window_size) {
filter->index = 0;
}
// Вычисляем RMS
if (filter->count > 0) {
int64_t mean_square = filter->sum_squares / filter->count;
// Защита от отрицательных значений
if (mean_square < 0) mean_square = 0;
filter->last_rms = (int32_t)_sqrtf((float)mean_square);
}
return filter->last_rms;
}
// ==================== ДРУГИЕ ФИЛЬТРЫ ====================
/**
* @brief Инициализация полосового фильтра с дифференциатором
* @param filter Указатель на структуру фильтра
* @param center_freq_ratio Отношение центральной частоты к частоте дискретизации (0..0.5)
* Например: 50 Гц / 1000 Гц = 0.05
* @param bandwidth_ratio Относительная ширина полосы (0..1)
* Например: 0.1 = полоса 10% от центральной частоты
* @return 0 - успех, -1 - ошибка
*/
int FilterBandPassDerivative_Init(FilterBandPassDerivative_t* filter,
float center_freq_ratio,
float bandwidth_ratio) {
check_init_filter(filter);
// Проверка параметров
if (center_freq_ratio <= 0.0f || center_freq_ratio >= 0.5f) return -1;
if (bandwidth_ratio <= 0.0f || bandwidth_ratio > 1.0f) return -1;
// 1. Расчет параметров полосового фильтра
float w0 = 2.0f * PI * center_freq_ratio; // Нормированная угловая частота
float Q = 1.0f / bandwidth_ratio; // Добротность
float alpha = sinf(w0) / (2.0f * Q);
float cos_w0 = cosf(w0);
// Коэффициенты биквадратного полосового фильтра
// H_bp(z) = (alpha - alpha*z^-2) / (1 + a1*z^-1 + a2*z^-2)
float b0_bp = alpha;
float b1_bp = 0.0f;
float b2_bp = -alpha;
float a0_bp = 1.0f + alpha;
float a1_bp = -2.0f * cos_w0;
float a2_bp = 1.0f - alpha;
// Нормализация (a0 = 1)
filter->b0 = b0_bp / a0_bp;
filter->b1 = b1_bp / a0_bp;
filter->b2 = b2_bp / a0_bp;
filter->a1 = a1_bp / a0_bp;
filter->a2 = a2_bp / a0_bp;
// 2. Дифференциатор реализуется отдельно в process()
filter->prev_input = 0.0f;
// 3. Инициализация состояний фильтра
filter->x1 = 0.0f;
filter->x2 = 0.0f;
filter->y1 = 0.0f;
filter->y2 = 0.0f;
filter->last_output = 0.0f;
filter->dataProcessing = 0;
filter->state = FILTER_READY;
filter->reset = &FilterBandPassDerivative_Init;
filter->process = &FilterBandPassDerivative_Process;
return 0;
}
/**
* @brief Обработка значения фильтром
* @param filter Указатель на структуру фильтра
* @param input Входное значение в диапазоне [-1.0, 1.0]
* @return Отфильтрованное значение
*
* @details Алгоритм:
* 1. Вычисление производной: diff = input - prev_input
* 2. Полосовая фильтрация diff
* 3. Обновление состояний
*/
float FilterBandPassDerivative_Process(FilterBandPassDerivative_t* filter,
float input) {
check_process_filter(filter);
// 1. Дифференциатор (разностный фильтр 1-го порядка)
//float diff = input - filter->prev_input;
//filter->prev_input = input;
float diff = input;
// 2. Полосовой фильтр (биквадратный, прямая форма II)
// y[n] = b0*x[n] + b1*x[n-1] + b2*x[n-2] - a1*y[n-1] - a2*y[n-2]
float output = filter->b0 * diff +
filter->b1 * filter->x1 +
filter->b2 * filter->x2 -
filter->a1 * filter->y1 -
filter->a2 * filter->y2;
// 3. Обновление состояний
filter->x2 = filter->x1; // x[n-2] = x[n-1]
filter->x1 = diff; // x[n-1] = x[n]
filter->y2 = filter->y1; // y[n-2] = y[n-1]
filter->y1 = output; // y[n-1] = y[n]
filter->last_output = output;
filter->dataProcessing = 0; // Данные обработаны
return output;
}
#ifdef DSP_FITLERS
/**

View File

@@ -1,6 +1,6 @@
# Обзор `ExtendedLibs`
ExtendedLibs - это набор библиотек для удобной работы с STM32. Данный субмодуль подключается напрямую из Git и содержит набор вспомогательных библиотек для работы МК, в частности STM32 и SEGGER RTT.
ExtendedLibs - это набор библиотек для удобной работы с МК. Данный субмодуль подключается напрямую из Git и содержит набор вспомогательных библиотек для работы МК, в частности STM32 и SEGGER RTT.
## Основные возможности
@@ -28,11 +28,13 @@ ProjectRoot/
│ │ ├── __mylibs_include.h # Главный include файл
│ │ ├── __mylibs_config.h # Конфигурация библиотек
│ │ ├── mylibs_defs.h # Общие определения и макросы
│ │ ├── filters.h # Объявления функций для фильтрации
│ │ ├── bit_access.h # Битовый доступ к регистрам
│ │ ├── gen_optimizer.h # Оптимизатор (генетический алгоритм)
│ │ ├── trackers.h # Трекеры для отладки
│ │ └── trace.h # Трассировка и логирование
│ └── src/
│ └── filters.с # Реализация фильтров
└──RTT # Библиотека RTT
├── __SEGGER_RTT_Conf.h # Конфигурационный файл RTT

View File

@@ -22,8 +22,8 @@
* @{
*/
#define TRACKERS_ENABLE ///< Включить трекеры
#define SERIAL_TRACE_ENABLE ///< Включить serial трассировку
//#define TRACKERS_ENABLE ///< Включить трекеры
//#define SERIAL_TRACE_ENABLE ///< Включить serial трассировку
#define RTT_TRACE_ENABLE ///< Включить serial трассировку через RTT
#define SWO_TRACE_ENABLE ///< Включить serial трассировку через SWO
/**
@@ -54,6 +54,25 @@
*/
/**
* @addtogroup FILTER_CONFIG Filter configs
* @ingroup MYLIBS_CONFIG
* @brief Конфигурация фильтров
* @{
*/
//#define FILTERS_ENABLE ///< Включить библиотеку фильтров
//#define FILTER_MEDIAN_MAX_SIZE ///< Максимальный размер окна медианного фильтра (по умолчанию 5)
//#define FILTER_AVERAGE_MAX_SIZE ///< Максимальный размер окна усредняющего фильтра (по умолчанию 8)
//#define FILTER_POLY_MAX_ORDER ///< Максимальный порядок полинома (по умолчанию 4)
#define FILTERS_DISABLE_MOVING_AVERAGE
/** GEN_CONFIG
* @}
*/
/**
* @addtogroup GEN_CONFIG Genetic configs
* @ingroup MYLIBS_CONFIG
@@ -61,7 +80,7 @@
* @{
*/
#define GEN_OPTIMIZATION_ENABLE ///< Включить оптимизацию параметров
//#define GEN_OPTIMIZATION_ENABLE ///< Включить оптимизацию параметров
#define GEN_MAX_PARAMS 20 ///< Максимальное количество параметров
#define GEN_MAX_CANDIDATES 100 ///< Максимальное количество кандидатов для обучения
@@ -78,7 +97,7 @@
*/
#define BENCH_TIME_ENABLE ///< Включить бенч времени
//#define BENCH_TIME_ENABLE ///< Включить бенч времени
#define BENCH_TIME_MAX_CHANNELS 16 ///< Максимальное количество каналов измерения
/** GEN_CONFIG
@@ -101,7 +120,7 @@
#define INCLUDE_TRACKERS_LIB ///< Подключить библиотеку с трекерами
#define INCLUDE_TRACE_LIB ///< Подключить библиотеку с трейсами
#define INCLUDE_GENERAL_PERIPH_LIBS ///< Подключить библиотеку с периферией
#define FREERTOS_DELAY ///< Использовать FreeRTOS задержку, вместо HAL
//#define FREERTOS_DELAY ///< Использовать FreeRTOS задержку, вместо HAL
/** LIBS_CONFIG
* @}

View File

@@ -37,58 +37,16 @@
#ifdef INCLUDE_TRACKERS_LIB
#include "trackers.h"
#else
#define TrackerTypeDef(num_user_vars) void *
#define num_of_usercnts(_user_) 0
#define assert_tracecnt(_cntstruct_, _uservarnumb_) 0
#define if_assert_usertracker(_cntstruct_, _uservarnumb_) if(0)
#define tern_assert_usertracker(_cntstruct_, _uservarnumb_) 0
#define TrackerGet_Ok(_cntstruct_) dummy
#define TrackerGet_Err(_cntstruct_) dummy
#define TrackerGet_Warn(_cntstruct_) dummy
#define TrackerGet_User(_cntstruct_, _uservarnumb_) dummy
#define TrackerCnt_Ok(_cntstruct_)
#define TrackerCnt_Err(_cntstruct_)
#define TrackerCnt_Warn(_cntstruct_)
#define TrackerCnt_User(_cntstruct_, _uservarnumb_)
#define TrackerWrite_User(_cntstruct_, _uservarnumb_, _val_)
#define TrackerClear_All(_cntstruct_)
#define TrackerClear_Ok(_cntstruct_)
#define TrackerClear_Err(_cntstruct_)
#define TrackerClear_Warn(_cntstruct_)
#define TrackerClear_User(_cntstruct_)
#define TrackerClear_UserAll(_cntstruct_)
#endif
#ifdef INCLUDE_TRACE_LIB
#include "trace.h"
#else
#define my_printf(...)
#define log_printf(TAG, fmt, ...)
#define TRACE_GPIO_SET(_gpio_,_pin_)
#define TRACE_GPIO_RESET(_gpio_,_pin_)
#define RTT_FlashPrepare(...)
#define RTT_EraseFlash(...) 0
#define RTT_SaveToFlash(...) 0
#define RTT_ReadFromFlash(...) 0
#define HF_CheckRecovered(...) 0
#define HF_HandleFault(...)
#endif
#ifdef INCLUDE_GEN_OPTIMIZER
#include "gen_optimizer.h"
#else
typedef struct {
uint16_t n_params;
uint16_t n_cand;
uint16_t n_best;
uint16_t iq_mutation;
int32_t loss[0];
int32_t candidates[0][0];
} GenOptimizer_t;
#define GenOptimizer_Init(opt, n_params, n_cand, n_best, iq_mutation, start_params)
#define GenOptimizer_Step(opt, params, LossFunc)
#define PARAM_SCALE_Q16(x, min_val, max_val) (x)
#define PARAM_UNSCALE_Q16(q16_val, min_val, max_val) (q16_val)
#endif
@@ -96,17 +54,15 @@ typedef struct {
#ifdef INCLUDE_BENCH_TEST
#include "bench_time.h"
#else //BENCH_TIME_ENABLE
#define BenchTime_Init()
#define BenchTime_Start(channel, ticks, tick_period) 0
#define BenchTime_End(channel, ticks) 0
#define BenchTime_GetMin(channel) 0
#define BenchTime_GetMax(channel) 0
#define BenchTime_GetAverage(channel) 0
#define BenchTime_GetCount(channel) 0
#define BenchTime_GetLast(channel) 0
#define BenchTime_ResetStats(channel)
#endif //BENCH_TIME_ENABLE
#ifdef INCLUDE_FILTERS
#include "filters.h"
#else //INCLUDE_FILTERS
#endif //INCLUDE_FILTERS
#ifdef INCLUDE_GENERAL_PERIPH_LIBS
#include "__general_flash.h"