FIR滤波器有一种算法，但它是浮点数： FIR filter implementation in C programming
如果我想要一个具有此规范的定点算法，我该怎么做？
FIR滤波器接收并发送8位定点数 Q7格式通过标准输入和输出。记得输出 测量时间（刻度数）也以十六进制格式表示。以下 在上一节中提出的指导方针，您的计划应该致电 getchar（）读取Q7值。应该调用putchar（）来编写一个 Q7-值。
系数
c0 = 0.0299c1 = 0.4701c2 = 0.4701c3 = 0.299
对于定点算法，我需要为固定点数实现我自己的乘法，对吧？
我应该存储一个类似结构的固定点数，即
struct point
{
int integer;
int fraction;
};
我应该使用轮班来实现编号，具体如何？
这个数字是32位，所以我可以像下面这样写一下这个班次吗？
#define SHIFT_AMOUNT 16 // 2^16 = 65536
#define SHIFT_MASK ((1 << SHIFT_AMOUNT) - 1)
所以我认为我必须实现一个乘法算法，然后是FIR算法本身？那是对的吗？你能救我吗？
我编译并运行了类似于anser的程序，但它给了我意想不到的输出。
#include <stdio.h>
#include "system.h"
#define FBITS 16 /* number of fraction bits */
const int c0 = (( 299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.0299*(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c1 = ((4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701*(1<<FBITS) + 0.5) */
/* Ditto for C3 and C2 */
const int c2 = (( 4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701 *(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c3 = ((299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.299*(1<<FBITS) + 0.5) */
#define HALF (1 << (FBITS) >> 1) /* Half adjust for rounding = (int)(0.5 * (1<<FBITS)) */
signed char input[4]; /* The 4 most recent input values */
int output = 0;
void firFixed()
{
signed char sum = c0*input[0] + c1*input[1] + c2*input[2] + c3*input[3];
output = (signed char)((sum + HALF) >> FBITS);
printf("output: %d\n", output);
}
int main( void )
{
int i=0;
signed char inVal;
while (scanf("%c", &inVal) > 0)
{
if (i>3)
{
i=0;
}
input[i]=inVal;
firFixed();
i++;
}
return 0;
}
为什么输出没有正确计算，为什么在一次输入后输出多次输出？
我尝试编写定点FIR滤波器，算法可能不是100％正确：
#include <stdio.h>
#include "system.h"
#define FBITS 16 /* number of fraction bits */
const int c0 = (( 299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.0299*(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c1 = ((4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701*(1<<FBITS) + 0.5) */
/* Ditto for C3 and C2 */
const int c2 = (( 4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701 *(1<<FBITS) + 0.5) */
const int c3 = ((299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.299*(1<<FBITS) + 0.5) */
#define HALF (1 << (FBITS) >> 1) /* Half adjust for rounding = (int)(0.5 * (1<<FBITS)) */
signed char input[4]; /* The 4 most recent input values */
char get_q7( void );
void put_q7( char );
void firFixed()
{
int sum = c0*input[0] + c1*input[1] + c2*input[2] + c3*input[3];
signed char output = (signed char)((sum + HALF) >> FBITS);
put_q7(output);
}
int main( void )
{
int i=0;
while(1)
{
if (i>3)
{
i=0;
}
input[i]=get_q7();
firFixed();
i++;
}
return 0;
}
#include <sys/alt_stdio.h>
char get_q7( void );
char prompt[] = "Enter Q7 (in hex-code): ";
char error1[] = "Illegal hex-code - character ";
char error2[] = " is not allowed";
char error3[] = "Number too big";
char error4[] = "Line too long";
char error5[] = "Line too short";
char get_q7( void )
{
int c; /* Current character */
int i; /* Loop counter */
int num;
int ok = 0; /* Flag: 1 means input is accepted */
while( ok == 0 )
{
num = 0;
for( i = 0; prompt[i]; i += 1 )
alt_putchar( prompt[i] );
i = 0; /* Number of accepted characters */
while( ok == 0 )
{
c = alt_getchar();
if( c == (char)26/*EOF*/ ) return( -1 );
if( (c >= '0') && (c <= '9') )
{
num = num << 4;
num = num | (c & 0xf);
i = i + 1;
}
else if( (c >= 'A') && (c <= 'F') )
{
num = num << 4;
num = num | (c + 10 - 'A');
i = i + 1;
}
else if( (c >= 'a') && (c <= 'f') )
{
num = num << 4;
num = num | (c + 10 - 'a');
i = i + 1;
}
else if( c == 10 ) /* LF finishes line */
{
if( i > 0 ) ok = 1;
else
{ /* Line too short */
for( i = 0; error5[i]; i += 1 )
alt_putchar( error5[i] );
alt_putchar( '\n' );
break; /* Ask for a new number */
}
}
else if( (c & 0x20) == 'X' || (c < 0x20) )
{
/* Ignored - do nothing special */
}
else
{ /* Illegal hex-code */
for( i = 0; error1[i]; i += 1 )
alt_putchar( error1[i] );
alt_putchar( c );
for( i = 0; error2[i]; i += 1 )
alt_putchar( error2[i] );
alt_putchar( '\n' );
break; /* Ask for a new number */
}
if( ok )
{
if( i > 10 )
{
alt_putchar( '\n' );
for( i = 0; error4[i]; i += 1 )
alt_putchar( error4[i] );
alt_putchar( '\n' );
ok = 0;
break; /* Ask for a new number */
}
if( num >= 0 && num <= 255 )
return( num );
for( i = 0; error3[i]; i += 1 )
alt_putchar( error3[i] );
alt_putchar( '\n' );
ok = 0;
break; /* Ask for a new number */
}
}
}
return( 0 ); /* Dead code, or the compiler complains */
}
#include <sys/alt_stdio.h>
void put_q7( char ); /* prototype */
char prom[] = "Calculated FIR-value in Q7 (in hex-code): 0x";
char hexasc (char in) /* help function */
{
in = in & 0xf;
if (in <=9 ) return (in + 0x30);
if (in > 9 ) return (in - 0x0A + 0x41);
return (-1);
}
void put_q7( char inval)
{
int i; /* Loop counter */
for( i = 0; prom[i]; i += 1 )
alt_putchar( prom[i] );
alt_putchar (hexasc ((inval & 0xF0) >> 4));
alt_putchar (hexasc (inval & 0x0F));
alt_putchar ('\n');
}
答案 0 :(得分：2)
FIR滤波器结果中的每个点只是来自未滤波数据的值的加权和。如果你有8位输入数据和32位算术，你不需要除了普通乘法和加法之外的任何东西。
快速访问维基百科告诉我，Q7本质上是一个8位2的补码整数，所以如果目标平台使用2的补码，那么简单地描述接收的字节为（带符号的字符）将给出正确的数值。提升为int。如果你将系数乘以2的幂，则加权和将乘以2的相同幂。然后，舍入除法只是添加一个半调整值，然后是一个带符号的右移。对于16位分数，预乘常数为：
#define FBITS 16 /* number of fraction bits */
const int C0 = (( 299<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.0299*(1<<FBITS) + 0.5) */
const int C1 = ((4701<<FBITS) + 5000) / 10000; /* (int)(0.4701*(1<<FBITS) + 0.5) */
/* Ditto for C3 and C2 */
#define HALF (1 << (FBITS) >> 1) /* Half adjust for rounding = (int)(0.5 * (1<<FBITS)) */
奇怪的原因是它可以获得你想要的重要位而不依赖于任何浮点舍入。现在，如果：
signed char input[4];
...包含4个最新输入值，输出值为：
sum = c0*input[0] + c1*input[1] + c2*input[2] + c3*input[3];
output = (signed char)((sum + HALF) >> FBITS);
由于所有系数均为正且总和为1.0，因此不存在溢出的可能性。
在简单版本工作后，您可以尝试许多优化。具有其他系数的一个可能的小故障是针对C0-C3常数的舍入以产生不完全相加1<<FBITS的值。我测试了这些值并没有发生（你需要c0*(1<<LBITS)得到正好为0.5的小数部分;这意味着所有其他缩放系数也会有0.5作为它们的小数部分。他们是全部向上，总和将太大2.这可能会给你的过滤器增加一个非常小的意外收益。
您给出的系数不会出现这种情况。
编辑：我忘记了。在求和计算期间，整数部分和小数部分都在相同的32位int中。使用8位输入（7 +符号）和16位分数，在滤波器中最多可以有2 ^（32 - 16 - 8）= 2 ^ 8 = 256个点（此时，您显然会有一个系数数组和乘加加循环计算总和。如果（输入大小）+（分数位）+ log2（过滤器大小）超过32，那么你可以尝试将和字段扩展为长C99或int64_t值，如果可用，或写入扩展精度添加和移位逻辑，如果没有。硬件的扩展精度要好得多，如果可用的话。