STM32F4 DSP库实战：IIR滤波器设计与应用

"STM32F4 DSP库的学习中，IIR滤波器的实现和效果是关键内容。本文档详细介绍了如何使用库函数实现IIR滤波器，并结合MATLAB设计滤波器的过程。" STM32F4 DSP库中的IIR滤波器基于biquad结构，即二阶滤波单元。一个biquad构成2阶滤波器，通过串联多个biquad可以构建更高阶的滤波器。基本的biquad差分方程为： \[ y[n] = b0 \cdot x[n] + b1 \cdot x[n-1] + b2 \cdot x[n-2] - a1 \cdot y[n-1] - a2 \cdot y[n-2] \] 在MATLAB中设计IIR滤波器时，通常使用fdatool，设置好滤波器参数如采样率、阶数和截止频率等。例如，设计一个1kHz采样率、4阶、100Hz截止频率的巴特沃斯滤波器。设计完成后，需将滤波器结构从默认的直接II型转换为直接I型，因为STM32F4 DSP库中的函数采用直接I型结构。 完成滤波器设计后，导出系数到ASCII文件，系数包括b0、b1、b2（分子系数）和a0、a1、a2（分母系数）。在STM32实际应用时，由于库函数处理方式的不同，需要对a1和a2取反，并忽略a0。ScaleValues是每个biquad的增益系数，最终结果需要乘以这个系数进行调整。 STM32F4 DSP库中的IIR滤波器函数，如`arm_biquad_cascade_df1_f32`，用于处理浮点数据。该函数的输入参数包括指向滤波器结构的指针和输入、输出数据指针。滤波器结构`arm_biquad_casd_df1_inst_f32`包含了biquad的系数和状态变量。在调用这个函数时，需要初始化滤波器结构并填充设计好的系数，然后不断更新输入和输出数据。 在实际应用中，开发者需要理解IIR滤波器的数学原理，掌握MATLAB滤波器设计工具的使用，以及STM32F4 DSP库的相关函数调用方法，这样才能有效地实现自定义的IIR滤波器功能。通过这些步骤，可以在STM32F4微控制器上实现高效、精确的信号处理，满足各种信号滤波需求。