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void | csky_fir_interpolate_f32 (const csky_fir_interpolate_instance_f32 *S, float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize) |
| 浮点FIR插值器处理函数 更多...
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csky_status | csky_fir_interpolate_init_f32 (csky_fir_interpolate_instance_f32 *S, uint8_t L, uint16_t numTaps, float32_t *pCoeffs, float32_t *pState, uint32_t blockSize) |
| 浮点FIR插值器的初始化函数 更多...
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csky_status | csky_fir_interpolate_init_q15 (csky_fir_interpolate_instance_q15 *S, uint8_t L, uint16_t numTaps, q15_t *pCoeffs, q15_t *pState, uint32_t blockSize) |
| Q15 FIR插值器的初始化函数 更多...
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csky_status | csky_fir_interpolate_init_q31 (csky_fir_interpolate_instance_q31 *S, uint8_t L, uint16_t numTaps, q31_t *pCoeffs, q31_t *pState, uint32_t blockSize) |
| Q31 FIR插值器的初始化函数 更多...
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void | csky_fir_interpolate_q15 (const csky_fir_interpolate_instance_q15 *S, q15_t *pSrc, q15_t *pDst, uint32_t blockSize) |
| Q15 FIR插值器处理函数 更多...
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void | csky_fir_interpolate_q31 (const csky_fir_interpolate_instance_q31 *S, q31_t *pSrc, q31_t *pDst, uint32_t blockSize) |
| Q31 FIR插值器处理函数 更多...
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函数组合了一个过采样器 (零填充) 和一个FIR滤波器。
这些函数用于多速率系统中,在不引入高频图像的情况下增加信号的采样率。
从概念上讲,这些功能等同于下面的框图:
FIR插值器中的组件
通过因子 L
过采样后, 信号需要用一个截止频率 1/L
的低通滤波器滤波,以便消除频谱的高频拷贝。 函数的调用者负责提供滤波器的系数。
CSI DSP库中的FIR插值函数提供了过采样器和FIR滤波器的一种组合方式。 过采样器在样本中插入了 L-1
个0. 滤波器设计成不会与这些插值出来的0相乘,而是直接跳过,这样可以提高效率,减少计算量。 函数以块为单位操作输入输出数据。 pSrc
指向一个大小为 blockSize
的输入数组, pDst
指向一个大小为 blockSize*L
的输出数组.
DSP库为Q15,Q31和浮点数据类型分别提供了不同的函数。
- 算法:
- 函数使用一个多相滤波器结构:
y[n] = b[0] * x[n] + b[L] * x[n-1] + ... + b[L*(phaseLength-1)] * x[n-phaseLength+1]
y[n+1] = b[1] * x[n] + b[L+1] * x[n-1] + ... + b[L*(phaseLength-1)+1] * x[n-phaseLength+1]
...
y[n+(L-1)] = b[L-1] * x[n] + b[2*L-1] * x[n-1] + ....+ b[L*(phaseLength-1)+(L-1)] * x[n-phaseLength+1]
这种方式比直接过采样,然后滤波的算法更效率。 这种方式的计算量减少到标准FIR滤波器的 1/L
.
pCoeffs
指向一个系数数组,数组大小为 numTaps
. numTaps
必须是插值因子的 L
的倍数,并且会在初始化函数里检查。 函数内部会将FIR滤波器的冲激响应除成更短的长度 phaseLength=numTaps/L
. 系数的保存顺序如下:
{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[N-2], ..., b[1], b[0]}
pState
指向状态数组,数组的大小为 blockSize + phaseLength - 1
. 状态缓存中的保存顺序如下:
{x[n-phaseLength+1], x[n-phaseLength], x[n-phaseLength-1], x[n-phaseLength-2]....x[0], x[1], ..., x[blockSize-1]}
状态变量在数据块处理的时候会更新,系数不会更新。
- 结构体实例
- 滤波器的系数和状态变量都保存在数据结构的实例中。 每个滤波器都必须要有一个结构体实例。 系数数组可能可以在几个实例之间共享,但是状态变量数组必须单独分配。 为浮点,Q31和Q15数据类型分别提供了不同的结构体实例声明。
- 初始化函数
- 每种数据类型都有一个相应的初始化函数。 初始化函数处理以下操作:
- 设置内部结构体字段的值
- 清零状态缓存
- 确保滤波器的长度是插值因子的整数倍 如果手动初始化,而不调用初始化函数,需要指定结构体实例的以下字段: L (插值因子), pCoeffs, phaseLength (numTaps / L), pState. pState中的所有值置0
- 是否使用初始化函数是可选的。 但是,使用了初始化函数,则不能将结构体实例放在常量数据段。 要将结构体实例放在常量数据段,则必须手动初始化结构体实例。 下面的代码,为3种不同的滤波器,静态的初始化了结构体实例。
csky_fir_interpolate_instance_f32 S = {L, phaseLength, pCoeffs, pState};
csky_fir_interpolate_instance_q31 S = {L, phaseLength, pCoeffs, pState};
csky_fir_interpolate_instance_q15 S = {L, phaseLength, pCoeffs, pState};
其中 L
是插值因子; phaseLength=numTaps/L
是FIR 滤波器内部使用的更短的长度, pCoeffs
是系数缓存的地址; pState
是状态缓存的地址. 在静态初始化之前,要确保状态缓存中的值已经清零。
- 定点行为
- 使用定点FIR插值器滤波函数需要注意。 特别是要考虑,在每个函数内使用的累加器的溢出和饱和行为。 具体参考每个函数各自的文档和使用说明。
- 参数
-
[in] | *S | 指向浮点FIR插值器结构体实例 |
[in] | *pSrc | 指向输入信号块 |
[out] | *pDst | 指向输出信号块 |
[in] | blockSize | 处理的信号数量 |
- 返回
- none.
- 参数
-
[in,out] | *S | 指向浮点FIR插值器的结构体实例 |
[in] | L | 过采样因子 |
[in] | numTaps | 滤波器中系数的数量 |
[in] | *pCoeffs | 指向系数缓存 |
[in] | *pState | 指向状态缓存 |
[in] | blockSize | 处理的输入样本数量 |
- 返回
- 如果初始化成功,则返回 CSKY_MATH_SUCCESS 如果
numTaps
不是插值因子 L
的整数倍, 则返回 CSKY_MATH_LENGTH_ERROR.
描述说明:
pCoeffs
指向滤波器系数数组,保存的顺序如下:
{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[numTaps-2], ..., b[1], b[0]}
滤波器的长度 numTaps
必须是插值因子 L
的整数倍.
pState
指向状态变量数组。 pState
的长度是 (numTaps/L)+blockSize-1
。 其中 blockSize
是处理的输入样本数量,传给 csky_fir_interpolate_f32()
.
- 参数
-
[in,out] | *S | 指向Q15 FIR插值器的结构体实例 |
[in] | L | 过采样因子 |
[in] | numTaps | 滤波器中系数的数量 |
[in] | *pCoeffs | 指向系数缓存 |
[in] | *pState | 指向状态缓存 |
[in] | blockSize | 处理的输入样本数量 |
- 返回
- 如果初始化成功,则返回 CSKY_MATH_SUCCESS 如果
numTaps
不是插值因子 L
的整数倍, 则返回 CSKY_MATH_LENGTH_ERROR.
描述说明:
pCoeffs
指向滤波器系数数组,保存的顺序如下:
{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[numTaps-2], ..., b[1], b[0]}
滤波器的长度 numTaps
必须是插值因子L
的整数倍.
pState
指向状态变量数组. pState
的长度是 (numTaps/L)+blockSize-1
, 其中 blockSize
是处理的输入样本数量,传给 csky_fir_interpolate_q15()
.
- 参数
-
[in,out] | *S | 指向Q31 FIR插值器的结构体实例 |
[in] | L | 过采样因子 |
[in] | numTaps | 滤波器中系数的数量 |
[in] | *pCoeffs | 指向系数缓存 |
[in] | *pState | 指向状态缓存 |
[in] | blockSize | 处理的输入样本数量 |
- 返回
- 如果初始化成功,则返回 CSKY_MATH_SUCCESS 如果
numTaps
不是插值因子 L
的整数倍, 则返回 CSKY_MATH_LENGTH_ERROR.
描述说明:
pCoeffs
指向滤波器系数数组,保存的顺序如下:
{b[numTaps-1], b[numTaps-2], b[numTaps-2], ..., b[1], b[0]}
滤波器的长度 numTaps
必须是插值因子 L
的整数倍.
pState
指向状态变量数组。 pState
的长度是 (numTaps/L)+blockSize-1
, 其中 blockSize
是处理的输入样本数量,传给 csky_fir_interpolate_q31()
.
- 参数
-
[in] | *S | 指向Q15 FIR插值器结构体实例 |
[in] | *pSrc | 指向输入数据块 |
[out] | *pDst | 指向输出数据块 |
[in] | blockSize | 处理的输入样本数量 |
- 返回
- none.
缩放和溢出行为:
- 函数实现使用了一个内部64位累加器。 输入数据表示为1.15格式。 中间乘法生成2.30格式的结果,结果在34.30格式的64位累加器累加。 因为有33位保护位,所以不会有溢出的风险。同时还可以保存所有的中间乘法结果的精度。 最后,34.30格式的丢弃低15位截断为34.15,然后饱和生成1.15格式的结果。
- 参数
-
[in] | *S | 指向Q31 FIR插值器结构体实例 |
[in] | *pSrc | 指向输入数据块 |
[out] | *pDst | 指向输出数据块 |
[in] | blockSize | 输入样本的数量 |
- 返回
- none.
缩放和溢出行为:
- 函数实现使用了一个内部64位累加器。 输入数据表示为1.31格式。 中间乘法生成2.62格式的结果,结果在2.62格式的64位累加器累加。 因为只有一个保护位,所以需要缩小输入信号来防止溢出。 因为最多会有
numTaps/L
个加法进位,所以需要缩小1/(numTaps/L)
才可以保证没有溢出。 最后,2.62格式右移31位,然后饱和生成1.15格式的结果。