मैंने Matlab का उपयोग करते हुए एक बहुत ही सरल कम-पास बटरवर्थ फ़िल्टर बनाया है। निम्न कोड स्निपेट प्रदर्शित करता है कि मैंने क्या किया है।
fs = 2.1e6;
flow = 44 * 1000;
fNorm = flow / (fs / 2);
[b,a] = butter(10, fNorm, 'low');
[ख] में, फ़िल्टर गुणांक संग्रहीत किए जाते हैं। मैं पूर्णांक के रूप में [b] प्राप्त करना चाहता हूं, ताकि मैं वेरिलोग में कोड उत्पन्न करने के लिए एक ऑनलाइन एचडीएल कोड जनरेटर का उपयोग कर सकूं।
ऑनलाइन कोड जनरेटर (सर्वर-साइड पर्ल स्क्रिप्ट को गुणांक के साथ कोड जनरेट करने से इनकार करता है) के साथ उपयोग करने के लिए Matlab [b] मान बहुत छोटा प्रतीत होता है, और मैं सोच रहा हूं कि क्या यह संभव होगा [b] a] एक ऐसे रूप में जिसका उपयोग एक उचित इनपुट के रूप में किया जा सकता है।
मतलाब में मुझे जो गुणांक मिलते हैं वे हैं:
1.0000
-9.1585
37.7780
-92.4225
148.5066
-163.7596
125.5009
-66.0030
22.7969
-4.6694
0.4307
मतलेब में मुझे जो बी गुणांक मिलते हैं वे हैं:
1.0167e-012
1.0167e-011
4.5752e-011
1.2201e-010
2.1351e-010
2.5621e-010
2.1351e-010
1.2201e-010
4.5752e-011
1.0167e-011
1.0167e-012
ऑनलाइन जनरेटर का उपयोग करते हुए, मैं 12-बिट बिटकॉइन और I या II फिल्टर फॉर्म के साथ एक फिल्टर डिजाइन करना चाहूंगा। मुझे नहीं पता कि उपरोक्त लिंक पर "आंशिक बिट्स" का क्या मतलब है।
कोड जनरेटर (http://www.spiral.net/hardware/filter.html) को चलाने में [ख], ऊपर सूचीबद्ध गुणांक, भिन्नात्मक बिट्स २० पर सेट और १२ की एक बिटवॉयर के साथ, मुझे निम्न रन त्रुटि प्राप्त होती है :
Integer A constants: 1048576 -9603383 39613104 -96912015 155720456 -171714386 131597231 -69209161 23904282 -4896220 451621
Integer B constants: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Error: constants wider than 26 bits are not allowed, offending constant = -69209161, effective bitwidth = 7 mantissa + 20 fractional = 27 total.
An error has occurred - please revise the input parameters.
मैं अपना डिज़ाइन कैसे बदल सकता हूं ताकि यह त्रुटि न हो?
अद्यतन: 6-क्रम का बटरवर्थ फ़िल्टर बनाने के लिए मतलाब का उपयोग करना, मुझे निम्नलिखित गुणांक मिलते हैं:
के लिए:
1.0000
-5.4914
12.5848
-15.4051
10.6225
-3.9118
0.6010
बी के लिए:
0.0064e-005
0.0382e-005
0.0954e-005
0.1272e-005
0.0954e-005
0.0382e-005
0.0064e-005
ऑनलाइन कोड जनरेटर (http://www.spiral.net/hardware/filter.html) चला रहा हूं, मुझे अब निम्न त्रुटि (8 के रूप में आंशिक बिट्स और 20 के बिटकॉइन के साथ) प्राप्त होती है:
./iirGen.pl -A 256 '-1405' '3221' '-3943' '2719' '-1001' '153' -B '0' '0' '0' '0' '0' '0' '0' -moduleName acm_filter -fractionalBits 8 -bitWidth 20 -inData inData -inReg -outReg -outData outData -clk clk -reset reset -reset_edge negedge -filterForm 1 -debug -outFile ../outputs/filter_1330617505.v 2>&1
At least 1 non-zero-valued constant is required. Please check the inputs and try again.
शायद b- गुणांक बहुत छोटा है, या शायद कोड जनरेटर (http://www.spiral.net/hardware/filter.html) दूसरे प्रारूप में [b, a] चाहता है?
अपडेट करें:
शायद मुझे जो करने की आवश्यकता है, वह पूर्णांक के रूप में गुणांक प्राप्त करने के लिए भिन्नात्मक बिट्स की संख्या के हिसाब से [बी, ए] गुणांक है।
a .* 2^12
b .* 2^12
हालांकि, मुझे अभी भी लगता है कि बी गुणांक बहुत छोटा है। मुझसे यहां क्या गलत हो रहा है?
शायद एक और प्रकार का फ़िल्टर (या फ़िल्टर डिज़ाइन विधि) अधिक उपयुक्त होगा? क्या कोई सुझाव दे सकता है?
अद्यतन: जैसा कि नीचे टिप्पणी में जेसन आर और क्रिस्टोफर फेल्टन द्वारा सुझाया गया है, एक एसओएस फ़िल्टर अधिक उपयुक्त होगा। मैंने अब SOS फ़िल्टर प्राप्त करने के लिए कुछ Matlab कोड लिखे हैं।
fs = 2.1e6;
flow = 44 * 1000;
fNorm = flow / (fs / 2);
[A,B,C,D] = butter(10, fNorm, 'low');
[sos,g] = ss2sos(A,B,C,D);
एसओएस मैट्रिक्स जो मुझे मिलता है वह है:
1.0000 3.4724 3.1253 1.0000 -1.7551 0.7705
1.0000 2.5057 1.9919 1.0000 -1.7751 0.7906
1.0000 1.6873 1.0267 1.0000 -1.8143 0.8301
1.0000 1.2550 0.5137 1.0000 -1.8712 0.8875
1.0000 1.0795 0.3046 1.0000 -1.9428 0.9598
क्या अभी भी इस SOS फ़िल्टर को लागू करने के लिए Verilog कोड जनरेशन टूल (http://www.spiral.net/hardware/filter.html) का उपयोग करना संभव है, या मुझे बस हाथ से वेरिलॉग लिखना चाहिए? क्या एक अच्छा संदर्भ उपलब्ध है?
मुझे आश्चर्य होगा कि इस स्थिति में एफआईआर फिल्टर का उपयोग करना बेहतर होगा।
अधिक: पुनरावर्ती IIR फ़िल्टर को गुणांक को भिन्न के रूप में व्यक्त करके पूर्णांक गणित का उपयोग करके लागू किया जा सकता है। (आगे के विवरणों के लिए स्मिथ की उत्कृष्ट डीएसपी सिग्नल प्रोसेसिंग बुक देखें: http://www.dspguide.com/ch19/5.htm )
निम्नलिखित Matlab कार्यक्रम बटरवर्थ फ़िल्टर गुणांक को आंशिक भागों में Matlab चूहे () फ़ंक्शन का उपयोग करके परिवर्तित करता है। फिर जैसा कि टिप्पणियों में उल्लेख किया गया है, दूसरे क्रम खंडों का उपयोग फ़िल्टर को पूरा करने के लिए किया जा सकता है (http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_biquad_filter)।
% variables
% variables
fs = 2.1e6; % sampling frequency
flow = 44 * 1000; % lowpass filter
% pre-calculations
fNorm = flow / (fs / 2); % normalized freq for lowpass filter
% uncomment this to look at the coefficients in fvtool
% compute [b,a] coefficients
% [b,a] = butter(7, fNorm, 'low');
% fvtool(b,a)
% compute SOS coefficients (7th order filter)
[z,p,k] = butter(7, fNorm, 'low');
% NOTE that we might have to scale things to make sure
% that everything works out well (see zp2sos help for 'up' and 'inf' options)
sos = zp2sos(z,p,k, 'up', 'inf');
[n,d] = rat(sos);
sos_check = n ./ d; % this should be the same as SOS matrix
% by here, n is the numerator and d is the denominator coefficients
% as an example, write the the coefficients into a C code header file
% for prototyping the implementation
% write the numerator and denominator matices into a file
[rownum, colnum] = size(n); % d should be the same
sections = rownum; % the number of sections is the same as the number of rows
fid = fopen('IIR_coeff.h', 'w');
fprintf(fid, '#ifndef IIR_COEFF_H\n');
fprintf(fid, '#define IIR_COEFF_H\n\n\n');
for i = 1:rownum
for j = 1:colnum
if(j <= 3) % b coefficients
bn = ['b' num2str(j-1) num2str(i) 'n' ' = ' num2str(n(i,j))];
bd = ['b' num2str(j-1) num2str(i) 'd' ' = ' num2str(d(i,j))];
fprintf(fid, 'const int32_t %s;\n', bn);
fprintf(fid, 'const int32_t %s;\n', bd);
end
if(j >= 5) % a coefficients
if(j == 5)
colstr = '1';
end
if(j == 6)
colstr = '2';
end
an = ['a' colstr num2str(i) 'n' ' = ' num2str(n(i,j))];
ad = ['a' colstr num2str(i) 'd' ' = ' num2str(d(i,j))];
fprintf(fid, 'const int32_t %s;\n', an);
fprintf(fid, 'const int32_t %s;\n', ad);
end
end
end
% write the end of the file
fprintf(fid, '\n\n\n#endif');
fclose(fid);
