c语言编写高阶数字滤波器的程序的代码示例

下面是一个使用C语言编写高阶数字滤波器的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

/* 定义滤波器的阶数 */
#define ORDER 2

/* 定义滤波器的截止频率 */
#define CUTOFF_FREQ 1000

/* 定义采样率 */
#define SAMPLE_RATE 44100

/* 定义滤波器的系数 */
float b[ORDER + 1] = {0.0};
float a[ORDER + 1] = {0.0};

/* 定义滤波器的状态 */
float x[ORDER + 1] = {0.0};
float y[ORDER + 1] = {0.0};

/* 计算滤波器的系数 */
void calc_coefficients()
{
    float omega_c = 2.0 * M_PI * CUTOFF_FREQ / SAMPLE_RATE;
    float alpha = sin(omega_c) / (2.0 * pow(2.0, 0.5) * pow(cos(omega_c), 0.5 - 1.0));
    float beta = pow(1.0 + pow(2.0, 0.5) * alpha + pow(alpha, 2.0), 0.5);

    /* 设置 b 系数 */
    b[0] = alpha / beta;
    b[1] = 0.0 - 2.0 * b[0];
    b[2] = b[0];

    /* 设置 a 系数 */
    a[0] = 1.0;
    a[1] = 0.0 - 2.0 * (pow(alpha, 2.0) - 1.0) / beta;
    a[2] = (1.0 - pow(2.0, 0.5) * alpha + pow(alpha, 2.0)) / beta;
}

/* 处理一次采样 */
float process_sample(float input)
{
    int i;

    /* 计算输出 */
    float output = 0.0;
    for (i = 0; i <= ORDER; i++) {
        output += b[i] * x[i] - a[i] * y[i];
    }

    /* 更新状态 */
    for (i = ORDER; i >= 1; i--) {
        x[i] = x[i - 1];
        y[i] = y[i - 1];
    }
    x[0] = input;
    y[0] = output;

    return output;
}

int main()
{
    /* 计算滤波器的系数 */
    calc_coefficients();

    /* 处理采样 */
    float input, output;
    while (1) {
        scanf("%f", &input);
        output = process_sample(input);
        printf("%f\n", output);
    }

    return 0;
}

该程序使用一个二阶Butterworth滤波器进行数字滤波，可以通过修改 `ORDER` 和 `CUTOFF_FREQ` 来改变滤波器的阶数和截止频率。程序计算了滤波器的系数，并使用状态变量对输入信号进行滤波，并输出滤波后的信号。