不韋 呂 / F446_AD_DA_Multirate

　Nucleo-F446RE 内蔵の AD/DA を使うためのライブラリ．DA からの出力は，標本化周波数の４倍のレートで行う． 　このライブラリを登録した際のプログラム： Demo_F446_AD_DA_Multirate. Library for built-in ADC and DAC in Nucleo-F446RE. Sampling rate for DAC is four times of that for ADC.

Dependencies:   Array_Matrix

Dependents:   F446_UpSampling_GraphicEqualizer F446_UpSampling_ReverbSystem F446_UpSampling_FrqShifter_Weaver Demo_F446_AD_DA_Multirate ... more

F446_Multirate.cpp@7:6275fe158ae8, 2018-10-11 (annotated)

Committer:
MikamiUitOpen
Date:
Thu Oct 11 11:42:48 2018 +0000
Revision:
7:6275fe158ae8
Parent:
5:4800dd3838d6 
8

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UserRevisionLine numberNew contents of line
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 1 //-----------------------------------------------------------
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 2 // 出力を 4 倍にアップサンプリングするクラス：高域の補正を行う場合
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 3 // Nucleo-F446RE 専用
MikamiUitOpen 5:4800dd3838d6 4 // 補間処理で使うフィルタとして，縦続形構成の IIR フィルタを使用
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 5 //
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 6 // 2018/10/11, Copyright (c) 2018 MIKAMI, Naoki
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 7 //-----------------------------------------------------------
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 8
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 9 #include "F446_Multirate.hpp"
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 10
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 11 namespace Mikami
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 12 {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 13 F446_Multirate::F446_Multirate(int order, const Biquad hk[], float g0)
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 14 : indexW_(0)
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 15 {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 16 // 補間用フィルタの初期化
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 17 if (order == -1) // デフォルトの補間用フィルタを使用
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 18 interpolator_ = new IirCascade(8, HK_, G0_);
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 19 else // コンストラクタの引数で与えられた係数の補間用フィルタを使用
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 20 interpolator_ = new IirCascade(order, hk, g0);
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 21 }
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 22
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 23 // 標本化の実行開始
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 24 void F446_Multirate::Start(int frequency, PinName pin)
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 25 {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 26 adc_ = new AdcF446(frequency*FACTOR_, pin); // AD変換器の初期化
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 27 wait_us(1000); // ある程度の待ち時間が必要
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 28 adc_->SetIntrVec(&F446_Multirate::AdcIsr); // ISR の設定
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 29 }
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 30
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 31 // AD変換の結果を取り出す
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 32 float F446_Multirate::Input()
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 33 {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 34 while (!okIn_) {} // AD変換の結果を取り出せるまで待つ
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 35 okIn_ = false;
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 36 return xn_;
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 37 }
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 38
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 39 // 補間用フィルタを実行し，処理結果を出力用バッファへ書き込む
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 40 void F446_Multirate::Output(float yn)
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 41 {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 42 for (int n=0; n<FACTOR_; n++)
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 43 {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 44 buf_[ModCounter(indexW_)] = interpolator_->Execute(yn);
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 45 yn = 0; // ２回目からは補間用フィルタの入力を 0 値とする
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 46 }
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 47 }
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 48
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 49 // ADC 変換終了割り込みに対する割り込みサービス･ルーチン
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 50 void F446_Multirate::AdcIsr()
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 51 {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 52 static int count = 0;
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 53
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 54 xn_ = adc_->Read(); // AD変換器の値を読み込む
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 55 dac_.Write(buf_[ModCounter(indexR_)]); // 出力バッファの内容を DAC へ書き込む
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 56
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 57 if (count == 0) okIn_ = true; // AD変換器からの入力信号は４回に１回使う
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 58 count = ++count & MASK_FACTOR_; // 出力時に４倍にアップサンプリングするので，
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 59 // 入力を４回に１回行うための処理
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 60 }
MikamiUitOpen 0:2447a7d225b1 61
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 62 // static メンバの実体の宣言/初期化
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 63 AdcF446 *F446_Multirate::adc_;
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 64 DacF446 F446_Multirate::dac_;
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 65 Array<float> F446_Multirate::buf_(2*FACTOR_, 0.0f);
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 66 int F446_Multirate::indexR_ = FACTOR_;
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 67 float F446_Multirate::xn_;
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 68 __IO bool F446_Multirate::okIn_ = false;
MikamiUitOpen 3:285cebe5823c 69
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 70 // 補間用フィルタの係数（AD 変換器の標本化周波数は 10 kHz を想定している）
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 71 //
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 72 // 補間用フィルタ全体は biquad フィルタ４段とする．
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 73 // 最初の３段は 6 次の LPF を使用し，最後の１段は，外付けの 1 次のアナログフィル
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 74 // タによる，高域の低下分を補正するための 2 次の LPF を使用．
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 75 // 利得定数は，両者の利得定数の積に sqrt(2) を乗算した．これは 2 次のフィルタの
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 76 // 利得の最大値が 1 倍のため，この利得の最大値を sqrt(2) 倍にするため
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 77 //--------------------------------
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 78 // 1 ～ 3 段目
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 79 // 低域通過フィルタ
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 80 // 連立チェビシェフ特性
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 81 // 次数　　　　： 6 次
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 82 // 標本化周波数： 40.00 kHz
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 83 // 遮断周波数　： 4.80 kHz
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 84 // 通過域のリップル： 0.50 dB
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 85 // 阻止域の減衰量　：35.00 dB
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 86 //--------------------------------
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 87 const Biquad F446_Multirate::HK_[] = {
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 88 Biquad(1.370091E+00f, -5.353523E-01f, 2.500437E-01f, 1.0f), // 1段目
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 89 Biquad(1.402004E+00f, -8.228448E-01f, -1.182903E+00f, 1.0f), // 2段目
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 90 Biquad(1.426447E+00f, -9.646314E-01f, -1.362836E+00f, 1.0f), // 3段目
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 91 //--------------------------------
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 92 // 4 段目：高域補正用フィルタ
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 93 // 低域通過フィルタ
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 94 // 連立チェビシェフ特性
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 95 // 次数　　　　： 2 次
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 96 // 標本化周波数： 40.00 kHz
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 97 // 遮断周波数　： 5.20 kHz
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 98 // 通過域のリップル： 3.00 dB
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 99 // 阻止域の減衰量　： 8.00 dB
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 100 //--------------------------------
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 101 Biquad(1.240986E+00f, -7.647923E-01f, -1.053681E+00f, 1.0f)}; // 4段目
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 102 // 利得定数
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 103 const float F446_Multirate::G0_ = FACTOR_*3.016500E-02f*3.918621E-01f*1.41421f;
MikamiUitOpen 7:6275fe158ae8 104 }