CQ Publishing / Mbed 2 deprecated FftTest

Interface 2015年4月号 第１部 第７章のプログラム

Dependencies:   USBDevice mbed

Information

FftTest - Interface 2015年4月号 第1部 第7章 のソフトウェア

Program for Section 7 in April 2015 issue of Interface
(Japanese electronics magazine)

概要

このプログラムは、

  • ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、ノッチフィルタ
    を行うFilterTestクラス、
  • FFT (256点)
    を行うFftTestクラス、
    波形をUSBシリアル通信でホストへ送信するmain関数で構成されています。

FilterTest.h, FilterTest.cpp

  • A-Dサンプリング - 1 kSPS
  • ハイパスフィルタ（遮断周波数 0.5 Hz、1次バターワース）
  • ローパスフィルタ（遮断周波数 30 Hz、2次バターワース）
  • ノッチフィルタ（中心周波数 50 Hz、2次）

FftTest.h, FftTest.cpp

  • 256点FFT演算 - クーリー-テューキー アルゴリズム 基数-2 時間間引き
  • ハン窓（ハニング窓）適用
  • パワー値計算
  • 振幅値計算
  • 振幅値正規化（実効値にスケーリング）

main.cpp

  • データ送信レート - 200 SPS
  • メインループ - ポーリングにより、サンプリング、フィルタ処理完了フラグがセットされたら、
    また、FFT完了フラグがセットされたらUSBシリアル通信経由で、ホストへ送信する

シリアル通信フォーマット

　（※）誌面ではパケットサイズ 64 byteとなっていますが、
　　　　64 byteでは、PCのUSBドライバが 4096 byteまで保持し、波形が滑らかに描画できないため、
　　　　Ver.1.0.2で、32 byteに変更しています。

  • 34byte固定長パケット方式
  • 波形データパケット、FFTパケットの２種類
波形データパケットFFTパケット
0x00パケットヘッダ（固定値0xAA）パケットヘッダ（固定値0xAA）
0x01データ種別ID（0x01: 波形データ）（0x02: FFTデータ）
0x02パケット番号（0 - 99繰り返し）レンジ（0: DC - 23 Hz, 1: 23 - 46 Hz, 2: 46 - 70 Hz）
0x03ペイロードサイズ（固定値30）ペイロードサイズ（固定値30）
0x04 - 0x21波形データ（short, big endian）FFTデータ（unsigned short, big endian）

Description

This contains FilterTest class, FftTest class and main function.

FilterTest class:

  • High pass filter, Low pass, Notch filter

FftTest class:

  • FFT (256 points)

Main function:

  • Send waveform and FFT data to host via USB serial class.

FilterTest.h, FilterTest.cpp

  • A-D sampling - 1 kSPS
  • High pass filter - Cut off frequency 0.5 Hz, first order butterworth
  • Low pass filter - Cut off frequency 30 Hz, second order butterworth
  • Notch filter - Center frequency 50 Hz, second order

FftTest.h, FftTest.cpp

  • 256 points FFT - Cooley-Tukey algorithm Radix-2 Decimation-In-Time
  • Apply Hann window
  • Calculate power spectrum
  • Calculate amplitude spectrum
  • Normalize amplitude

main.cpp

  • Data sending rate - 200 SPS
  • Main loop - sending waveform and FFT data via USB serial interface when detecting ready flag.

Packet format for USB serial interface

  • Packet size: 34 bytes(fixed)
  • Two types of packet, waveform packet and FFT packet
Waveform packetFFT packet
0x00Packet header (0xAA (fixed))Packet header (0xAA (fixed))
0x01Data type ID (0x01: Waveform ID)(0x02: FFT ID)
0x02Packet number (0 - 99)Range (0: DC - 23 Hz, 1: 23 - 46 Hz, 2: 46 - 70 Hz)
0x03Payload size (30 (fixed))Payload size (30 (fixed))
0x04 - 0x21Waveform data (short, big endian)FFT data (unsigned short, big endian)

Files at this revision

API Documentation at this revision

Revision 1:537eb14c5332, committed 2015-07-30

Comitter:
t_tatsuoka
Date:
Thu Jul 30 10:26:38 2015 +0000
Parent:
0:9779b89a8820
Commit message:
Notch filter 60 Hz version

Changed in this revision

FilterTest.h Show annotated file Show diff for this revision Revisions of this file 
--- a/FilterTest.h	Mon Feb 23 22:19:58 2015 +0000
+++ b/FilterTest.h	Thu Jul 30 10:26:38 2015 +0000
@@ -1,8 +1,8 @@
 /**
  *  @file       FilterTest.h
  *  @brief      Header file for FilterTest.cpp
- *  @date       2015.02.22
- *  @version    1.0.1
+ *  @date       2015.07.30
+ *  @version    1.0.2.1
  */
 #ifndef _INC_FilterTest
 #define _INC_FilterTest
@@ -19,14 +19,14 @@
 #define INIT_LA2 (0.766006600943264)   /* LPF denominator coefficient 2 */
 
 /* Notch filter fc = 50 Hz, fs = 1000 Hz */
-#define INIT_NB (0.820675769028781)    /* BRF numerator coefficient */
-#define INIT_NA1 (-1.561018075800720)  /* BRF denominator coefficient 1 */
-#define INIT_NA2 (0.641351538057563)   /* BRF denominator coefficient 2 */
+// #define INIT_NB (0.820675769028781)    /* BRF numerator coefficient */
+// #define INIT_NA1 (-1.561018075800720)  /* BRF denominator coefficient 1 */
+// #define INIT_NA2 (0.641351538057563)   /* BRF denominator coefficient 2 */
 
 // /* Notch filter fc = 60 Hz, fs = 1000 Hz */
-// #define INIT_NB (0.793459754030595)    /* BRF numerator coefficient */
-// #define INIT_NA1 (-1.475480443592650)  /* BRF denominator coefficient 1 */
-// #define INIT_NA2 (0.586919508061190)   /* BRF denominator coefficient 2 */
+#define INIT_NB (0.793459754030595)    /* BRF numerator coefficient */
+#define INIT_NA1 (-1.475480443592650)  /* BRF denominator coefficient 1 */
+#define INIT_NA2 (0.586919508061190)   /* BRF denominator coefficient 2 */
 
 /**  Filter test
  */