[发明专利]一种一阶数字低通滤波方法、滤波器及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，特别涉及一种一阶数字低通滤波方法、滤波器及电子设备。

背景技术

在许多的嵌入式系统中(如小区安防系统、物联网节点等)，大量的现场物理信号(热释电、烟雾、煤气等)需要被测量，这主要靠传感器来完成。传感器把物理量(热释电、烟雾、煤气等)的变化转变成电信号的变化，并通过特定的电路传递给微处理器处理；这类系统都是运行在一些开放的环境中，所以信号的输出常常会叠加一些噪声信号，还有就是这些信号的变化都是很微弱的，通常都是在毫伏或者毫安级的范围内变化；因此要对传感器输出的模拟信号进行滤波，并且这些信号变化的频率都比较低，所以传统的滤波方法都采用一阶数字低通滤波法，如公式一所示：

Y(n)=(1-a)*X(n)+a*Y(n-1)

式中：Y(n)-----滤波后的第n次采样值；

X(n)-----未经滤波的第n次采样值；

Y(n-1)-----滤波后的第n-1次采样值；

a-----滤波系数，在[1，0]区间取值；

公式一中的滤波系数a，表示滤波时间常数与采样周期的比值，即为公式二：a=TfT+Tf]]>

式中：Tf-----滤波时间常数；

T-----采样周期；

当采样周期T远小于滤波时间常数Tf的时候，该算法等价与一阶RC模拟滤波器，对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合。其不足之处是对系统中的微处理器要求高，因为处理乘法运算是很耗资源和时间的，所以微处理器会花大量的时间和资源来处理滤波算法；特别是在有FPGA和CPLD参与的系统中，如果用硬件实现乘法运算，那代价是昂贵的。

由此可见现有技术中存在：一阶数字低通滤波器实现乘法运算代价昂贵的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例的目的是提供一种一阶数字低通滤波方法、滤波器及电子设备，解决现有技术中存在的，一阶数字低通滤波器实现乘法运算代价昂贵的问题，该方法包括：

第一移位寄存器对第一采样值向左移第一整数位，第一采样值为根据未经滤波的当前采样值得到的采样值和滤波后的之前一次采样值之一；

第二移位寄存器将第一移位寄存器左移的结果，进行相应位数的移位操作；

第一加法器把经过各第二移位寄存器移位后的数据相加，其中根据第一滤波系数确定第一加法器的个数和第二移位寄存器的个数，以及确定各第二移位寄存器的移位位数；

第三移位寄存器将第一加法器的相加结果，右移第一整数位；

第二加法器根据第三移位寄存器右移的结果，得到本次滤波后的采样值。

进一步，还包括：

第四移位寄存器对第二采样值向左移第二整数位，第二采样值为根据未经滤波的当前采样值得到的采样值和滤波后的之前一次采样值中的另一个；

第五移位寄存器将第四移位寄存器左移的结果，进行相应位数的移位操作；

第三加法器把每个经过第五移位寄存器移位后的数据相加，其中根据第二滤波系数确定第三加法器的个数和第五移位寄存器的个数，以及确定各第五移位寄存器的移位位数，第一滤波系数和第二滤波系数之和为1；

第六移位寄存器将第三加法器的相加结果，右移第二整数位；

第二加法器根据第三移位寄存器右移的结果，得到本次滤波后的采样值具体为：

第二加法器将第三移位寄存器右移的结果和第六移位寄存器右移的结果相加，得到本次滤波后的采样值。

进一步，还包括：

第七移位寄存器对未经滤波的之前b-1次到当前第n次采样值，向左移第三整数位，b的取值是2的整数次幂，n为正整数，且n大于b-1；

第四加法器把第七移位寄存器的输出，和第一寄存器中的存储值相加；

第一寄存器存储第一加法器的输出，且第一加法器相加b次后第一寄存器清零；

第八移位寄存器将第一加法器相加b次后的输出值，向右移b位得到第一采样值。

进一步，还包括：

第九移位寄存器将第二加法器输出右移第三整数位，得到本次滤波后的采样值。

进一步，第一采样值为未经滤波的当前采样值。