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//  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
//  Nucleo-F446RE 専用
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//  2018/05/30, Copyright (c) 2018 MIKAMI, Naoki
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#include "F446_Multirate.hpp"

F446_Multirate::F446_Multirate(int order, const Biquad::Coefs ck[], float g0)
    : indexW_(0)
{
    // 補間用フィルタの初期化
    if (order == -1)    // デフォルトの補間用フィルタを使用
        interpolator_ = new IirCascade(8, HK_, G0_);  
    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
        interpolator_ = new IirCascade(order, ck, g0);
}

// 標本化の実行開始
void F446_Multirate::Start(int frequency)
{
    adc_ = new AdcF446(frequency*FACTOR_);      // AD変換器の初期化
    wait_us(1000);    // ある程度の待ち時間が必要
    adc_->SetIntrVec(&F446_Multirate::AdcIsr);  // ISR の設定
}

// AD変換の結果を取り出す
float F446_Multirate::Input()
{
    while (!okIn_) {}   // AD変換の結果を取り出せるまで待つ
    okIn_ = false;
    return xn_;
}

// 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
void F446_Multirate::Output(float yn)
{
    for (int n=0; n<FACTOR_; n++)
    {
        buf_[ModCounter(indexW_)] = interpolator_->Execute(yn);
        yn = 0;     // ２回目からは補間用フィルタの入力を 0 値とする
    }
}

// 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
void F446_Multirate::AdcIsr()
{
    static int count = 0;

    xn_ = adc_->Read();     // AD変換器の値を読み込む
    dac_.Write(buf_[ModCounter(indexR_)]);  // 出力バッファの内容を DAC へ書き込む
    
    if (count == 0) okIn_ = true;   // AD変換器からの入力信号は４回に１回使う
    count = ++count & MASK_FACTOR_; // 出力時に４倍にアップサンプリングするので，
                                    // 入力を４回に１回行うための処理
}

// static メンバの実体の宣言/初期化
AdcF446 *F446_Multirate::adc_;
DacF446 F446_Multirate::dac_;
Array<float> F446_Multirate::buf_(2*FACTOR_, 0.0f);
int F446_Multirate::indexR_ = FACTOR_ - 1;
float F446_Multirate::xn_;
__IO bool F446_Multirate::okIn_ = false;

// 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）
//
// 補間用フィルタ全体は biquad フィルタ４段とする．
// 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
// 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．
// 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
// 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
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// 1 ～ 3 段目
// 低域通過フィルタ
// 連立チェビシェフ特性
// 次数　　　　： 6 次
// 標本化周波数： 40.00 kHz
// 遮断周波数　：  4.80 kHz
// 通過域のリップル： 0.50 dB
// 阻止域の減衰量　：35.00 dB
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const Biquad::Coefs F446_Multirate::HK_[] = {
    {1.370091E+00f, -5.353523E-01f,  2.500437E-01f, 1.0f},  // 1段目
    {1.402004E+00f, -8.228448E-01f, -1.182903E+00f, 1.0f},  // 2段目
    {1.426447E+00f, -9.646314E-01f, -1.362836E+00f, 1.0f},  // 3段目
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// 4 段目：高域補正用フィルタ
// 低域通過フィルタ
// 連立チェビシェフ特性
// 次数　　　　： 2 次
// 標本化周波数： 40.00 kHz
// 遮断周波数　：  5.20 kHz
// 通過域のリップル： 3.00 dB
// 阻止域の減衰量　： 8.00 dB
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    {1.240986E+00f, -7.647923E-01f, -1.053681E+00f, 1.0f}}; // 4段目
// 利得定数
const float F446_Multirate::G0_ = FACTOR_*3.016500E-02f*3.918621E-01f*1.41421f;