单片机实时FIR滤波器：轻量高效的心电信号处理方案

本文主要探讨了一种适合单片机实时处理的简单FIR滤波器的设计，它在嵌入式便携设备中的信号处理领域具有显著优势。FIR滤波器以其结构简单、资源占用较少和优良的滤波效果而备受青睐。在设计中，文章强调了滤波器对于便携式心电监护设备的重要性，特别是在消除工频干扰（如50Hz及其谐波）以及低频干扰（如呼吸运动导致的5Hz以下噪声）方面。 FIR滤波器的基础原理是利用窗函数法，通过有限长度的单位脉冲响应序列h(n)来逼近理想的频率响应函数Hd(ejw)。在这个过程中，窗口函数w(n)起到截断和加权的作用，使得h(n)能够满足线性相位特性。具体来说，文章选择了FIR-I型滤波器，其单位脉冲响应满足h(n)=+h(N-1-n)，并且N被设定为奇数，以确保线性相位关系。 作者采用Hamming窗函数进行截断，其公式为w(n)=0.54-0.46cos(2nn/N)，其中0≤n≤N-1。设计过程中，传统的方法可能不足以达到理想的滤波效果，因此可能需要通过零极点调整法和试探法来进行优化，以达到更好的抑制干扰、保持信号质量的目的。 在实际应用中，如便携式心电监护设备的设计，设计师需要综合考虑资源限制和滤波性能，确保滤波器能够在不影响正常心电信号的前提下有效地去除噪声。这种FIR滤波器的设计方法不仅适用于心脏信号处理，也具有广泛的推广潜力，可以应用于其他需要高精度滤波和实时处理的领域，如通信、信号处理和控制系统中。 本文提供了一种实用的FIR滤波器设计策略，它对于提升嵌入式设备信号处理性能、特别是针对特定频率范围内的噪声抑制具有重要意义，并为相关领域的研究和工程实践提供了有价值的技术参考。