一种适用于带FPU模块CPU的数字滤波方法及滤波器技术

本发明专利技术公开了一种适用于带FPU模块CPU的数字滤波方法及滤波器。该发明专利技术将现有的二阶离散滤波器进行等效变换，通过将关键数据分离为整数和小数部分，并采用整数与小数分开处理的方法，从源头上避免有限字长效应引起的数据溢出和数字化截断误差，从而使得本发明专利技术具有数据处理精度高，范围广以及处理速度快等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于带FPU模块CPU的数字滤波方法及滤波器
本专利技术涉及一种数字滤波器，具体涉及一种适用于带FPU模块CPU的数字滤波方法及滤波器。
技术介绍
在嵌入式应用领域中，通常需要处理器进行一定的浮点数据处理，在数据处理过程中就会引入大量的因有限字长引起的舍入误差。而这些误差可能会影响系统的性能和精度，误差过大还会使系统产生振荡，甚至直接影响控制系统的稳定性。要减小有效字长的影响最直接的方法就是采用更高精度的数据类型进行数据处理，但这会占用更多处理器资源，这对处理器资源有限的应用场景是难以接受的。当利用只含有单精度浮点处理单元(FPU)的处理器处理双精度数据时，是通过C语言库函数处理的，所以处理一对双精度数据乘运算所需时钟周期远大于处理一对单精度数据乘运算所需时钟周期。目前针对有限字长引起的系统稳定性问题已有许多研究。有许多研究致力于改善系统对数字化截断误差和溢出误差的快速收敛性，也有研究直接从硬件设计上来解决该问题，设计专用的数据处理单元以应对数据溢出和截断误差效应。然而从系统稳定性和收敛速率角度去降低数据溢出和截断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于带FPU模块CPU的数字滤波方法，其特征在于，包括以下实现步骤：/n步骤1：当前采样时刻的待处理原始数据与第一反馈信号经过一次差分运算后，再与第二反馈信号x3i继续进行二次差分运算得到第一信号xdi；/n步骤2：第一信号xdi分别与第三反馈信号x3f和第四反馈信号分别进行差分运算后得到第二信号xd1；/n步骤3：第二信号xd1经过与常值K1*Ts进行一次乘法运算后，再与第五反馈信号进行差分运算得到第三信号xd2；其中，K1为放大系数，Ts为采样时刻；/n步骤4：第三信号xd2与常值K2*Ts进行一次乘法运算后，再与第五反馈信号进行加法运算得到第四信号x2；第四信号x2通过浮点数拆...

【技术特征摘要】
1.一种适用于带FPU模块CPU的数字滤波方法，其特征在于，包括以下实现步骤：
步骤1：当前采样时刻的待处理原始数据与第一反馈信号经过一次差分运算后，再与第二反馈信号x3i继续进行二次差分运算得到第一信号xdi；
步骤2：第一信号xdi分别与第三反馈信号x3f和第四反馈信号分别进行差分运算后得到第二信号xd1；
步骤3：第二信号xd1经过与常值K1*Ts进行一次乘法运算后，再与第五反馈信号进行差分运算得到第三信号xd2；其中，K1为放大系数，Ts为采样时刻；
步骤4：第三信号xd2与常值K2*Ts进行一次乘法运算后，再与第五反馈信号进行加法运算得到第四信号x2；第四信号x2通过浮点数拆分运算分离出当前采样时刻的第一整数信号x2i和第一小数信号x2f；其中，K2为放大系数；
步骤5：第一整数信号x2i经过两次累加运算后生成第五信号x1i1，同时第一小数信号x2f与第四反馈信号进行加法运算后生成第六信号x1；
步骤6：第六信号x1经过浮点数拆分运算分离成当前采样时刻的第二整数信号x1i和第二小数信号x1f；
步骤7：第二整数信号x1i2和第五信号x1i1进行加法运算后生成当前时刻的第七信号x1i，第七信号x1i与第一小数信号x1f再次进行加法运算后作为最终数据输出；
所述第一反馈信号为上一采样时刻的第七信号x1i；
所述第二反馈信号x3i和第三反馈信号x3f为上一采集时刻的第一整数信号x2i产生，具体产生过程为：
第一整数信号x2i经过一次累加，并与常值1/(K1*Ts)进行一次乘法运算后，生成第八信号x3，第八信号x3经过浮点数拆分运算分离成第一反馈信号x1i和第二反馈信号x3f；
所述第四反馈信号为上一采样时刻的第二小数信号x1f；
所述第五反馈信号为上一采样时刻的第一小数信号x2f。


2.一种适用于带FPU模块CPU的数字滤波器，其特征在于，包括运行于CPU中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱美俊，米乾宝，郭佳赟，顾鹏，王超，赵哲，樊峰宇，黄俊，
申请(专利权)人：西安航天精密机电研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61