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萌新求助，求基于STM32F4的提升小波分解程序

1176 STM32F4

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2021-11-19 07:13:15　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答 kpj3026 该类别下有 32 个回答。邀请回答江左盟该类别下有 32 个回答。邀请回答举报周棠亨相关推荐 • 萌新求助，求大佬分享STM32F4定时器的知识点 631 • 萌新求助，求大佬分享STM32F4开发板外部中断实验 501 • 萌新求助，求STM32按键中断的程序 574 • 萌新求助，求STM32F412低功耗测试程序 848 • 求大佬分享关于stm32f4的驱动库 988 • 萌新求助，求大佬分享stm32f103外部中断 644 • 如何去完成基于STM32F4的小波变换呢 3411 • 请问STM32F4的SDIO能用于WiFi模块吗？ 2982 • STM32F4 IAP是怎样运行的 1565 • STM32F4的PWM求助 3174 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 一、主要思路原始信号：OrgSig 与基于MALLAT算法的小波变换不同，提升小波变换不产生数组L，只产生C数组。定义如下： DWT_C：[cD1 \| cD2 \| … cDN \| cAN]，其中cDx代表第x层的细节系数，cAN代表第N层的近似系数。但是，信号长度必须是2的整数次幂。由于算法可实现原位计算，因此，每层变换后，系数仍存在原始信号的数组中，格式为：[CD，CA]。下一层再变换时，将CA作为原始信号即可，直到分解结束。每层变换的步骤：分裂->提升(多层预测/更新)->合并各层提升的系数由MATLAB中的liftwave函数计算得到。基于MATLAB中此系数的性质，在此算法中，无论预测还是更新，都采用同一个函数；无论变换还是逆变换都采用加法运算。但是，逆变换中滤波器的符号取反。与Mallat算法相比，不需要过多临时变量，不需要过多大的临时数组。需要的程序堆栈比较少。二、函数原型 1、提升格式更新函数DWT_lsupdate /************************************** 将数据进行提升格式更新/预测 //V1.00 实现基本功能 2016-10-12 14:40:59 * @原理： 1、与MATLAB中lsupdate函数的功能类似 * @return 正常则返回1，错误则返回0 ****************************************/ uint16_t DWT_lsupdate( float32_t p_Sig1, //信号1，待更新的信号 float32_t* p_Sig2, //信号2，另一路信号 uint16_t SigLen, //信号1和信号2的长度 const float32_t* p_FilterCoef, //滤波器系数 const uint8_t FilterCoefLen, //滤波器系数长度 const int8_t DF, //滤波时的延迟 int8_t IsLWT //LWT还是ILWT？1代表LWT，-1代表ILWT ) 2、分裂函数DWT_split /************************************** 分裂函数 //V1.00 实现基本功能 2016-10-12 15:04:09 * @功能：分裂后，data的前半部分为奇数序号的点(1,3,5...)，后半部分为偶数序号的点(0,2,4...) * @原理： * @return 正常返回1，否则返回0 ****************************************/ uint8_t DWT_split( float32_t data, //原始数据 uint16_t n //数据长度 ) 3、合并函数 /************************************** 合并函数 //V1.00 实现基本功能 2016-10-13 15:52:30 * @功能：分裂函数的反函数，data的前半部分为奇数序号的点(1,3,5...)，后半部分为偶数序号的点(0,2,4...)，此函数将数据按正常顺序排列 * @原理： * @return 正常返回1，否则返回0 ****************************************/ uint8_t DWT_unite( float32_t data, //原始数据 uint16_t n //数据长度 ) 4、提升小波变换函数DWT_lwt /************************************** 提升小波变换，即1层提升小波分解 //V1.00 实现基本功能 2016-10-12 15:04:09 * @原理：分裂->更新/预测->合并 * @return 正常则返回变换后近似系数和细节系数的长度，错误则返回0 ****************************************/ uint16_t DWT_lwt( float32_t p_OrgSig, //原始信号 uint16_t OrgSigLen //信号长度 ) 5、提升小波反变换函数DWT_ilwt /************************************** 提升逆小波变换，即1层提升小波重构 //V1.00 实现基本功能 2016-10-13 14:52:01 * @原理：合并->更新/预测->分裂 * @return 正常则返回重构后的信号长度，错误则返回0 ****************************************/ uint16_t DWT_ilwt( float32_t p_LWT_C, //LWT_C数组 uint16_t LWT_C_Len //数组长度 ) 6、提升小波反变换函数DWT_ilwt /************************************** 提升逆小波变换，即1层提升小波重构 //V1.00 实现基本功能 2016-10-13 14:52:01 * @原理：合并->更新/预测->分裂 * @return 正常则返回重构后的信号长度，错误则返回0 ****************************************/ uint16_t DWT_ilwt( float32_t p_LWT_C, //LWT_C数组 uint16_t LWT_C_Len //数组长度 ) 7、提升小波分解函数DWT_lwtWaveDec /************************************** 提升小波分解，可实现N层提升小波分解 //V1.00 实现基本功能 2016-10-13 10:36:56 * @原理： 1、原位分解，分解后原始数据即变为C数组 * @return 正常则返回1，错误则返回0 ****************************************/ uint16_t DWT_lwtWaveDec( float32_t p_OrgSig, //原始信号 uint16_t OrgSigLen, //信号长度 uint16_t DecLevel //分解层数 ) 8、提升小波重构函数DWT_lwtWaveRec /************************************** 提升小波重构，可实现N层提升小波重构 //V1.00 实现基本功能 2016-10-13 16:05:13 * @原理： 1、原位分解，分解后C数组即变为原始数据 * @return 正常则返回1，错误则返回0 ****************************************/ uint16_t DWT_lwtWaveRec( float32_t p_LWT_C, //LWT_C数组 uint16_t LWT_C_Len, //数组长度 uint16_t DecLevel //分解层数三、移植过程 1、根据算法研究结果，确定需要进行小波分解的信号长度、小波函数和分解层数 2、修改.h文件因为是原位运算，不需要根据信号长度和小波分解层数去预定义数组L和C，因此不需要define信号长度和小波分解层数，直接在信号缓存和小波分解时指定即可。 a、根据所选定小波的提升格式，修改提升次数和每次提升时滤波器的最大长度 #define LWT_LS_LEVEL 5 //提升的次数，即'd'和'p'的个数 #define LWT_Filter_Len_MAX 3 //各层算子的点数，取最大者，点数没这么多的补零 3、修改.c文件 a、修改提升格式中滤波器的系数 //以db4为例，在MATLAB中计算出db4的提升格式如下： //% liftwave('db4') //% //% { 'd',-0.322275887997141,1; //% 'p',[-1.11712360516059,-0.300142258748544],0; //% 'd',[-0.0188083527262439,0.117648086798478],2; //% 'p',[2.13181671275522,0.636428271190659],0; //% 'd',[-0.469083478911028,0.140039237732612,-0.0247912381571950],0; //% 0.734124527683251,1.36216672007377,[]} //db4 const float32_t LWT_Filter_Coef[LWT_LS_LEVEL][LWT_Filter_Len_MAX] = {{ -0.322275887997141}, //1 { -1.11712360516059, -0.300142258748544}, //2 { -0.0188083527262439, 0.117648086798478}, //3 {2.13181671275522, 0.636428271190659}, //4 { -0.469083478911028, 0.140039237732612, -0.0247912381571950} //5 }; b、修改提升格式中各层滤波器系数的长度、滤波延迟，以及最终的归一化系数 //db4 const uint8_t LWT_Filter_Len[LWT_LS_LEVEL] = {1, 2, 2, 2, 3}; //滤波器长度 const int8_t LWT_DF[LWT_LS_LEVEL] = {1, 0, 2, 0, 0}; //滤波器延迟 const float32_t LWT_NormCoef[2] = {0.734124527683251, 1.36216672007377}; //归一化系数 const float32_t DWT_Lo_D[DWT_FILTER_LEN] = { 0.0352, -0.0854, -0.1350, 0.4599, 0.8069, 0.3327}; const float32_t DWT_Hi_D[DWT_FILTER_LEN] = { -0.3327, 0.8069, -0.4599, -0.1350, 0.0854, 0.0352}; const float32_t DWT_Lo_R[DWT_FILTER_LEN] = { 0.3327, 0.8069, 0.4599, -0.1350, -0.0854, 0.0352}; const float32_t DWT_Hi_R[DWT_FILTER_LEN] = { 0.0352, 0.0854, -0.1350, -0.4599, 0.8069, -0.3327}; ) 4、使用分解和重构函数在程序中合适的位置，缓存或预定义一段原始数据OrgSig，分解后的系数即保存在OrgSig中，再将OrgSig作为重构系数，重构之后的信号仍然保存在OrgSig中。使用例程如下： float32_t OrgSig[DWT_SIG_LEN] = {1, 2, 1, -1, 1, 2, -1, -2, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 12, 13, 1, 3, 6, 8, 1, 4, 4, 4, 2, 8, 10}; DWT_lwtWaveDec(OrgSig2,32,3); //32是数据长度，3是分解层数 DWT_lwtWaveRec(OrgSig2,32,3); 四、注意事项 1、堆栈设置问题小波变换需要的临时变量较大，当信号长度较大时，可能会引起HardFault，进而进入函数HardFault_Handler死循环。这时，需要在启动文件startup_stm32f40_41xxx.s中修改堆区大小。如： ; Stack_Size EQU 0x00000400 //默认设置是这个 Stack_Size EQU 0x0000FF00 五、测试结果 1、对于采样率为360Hz的ECG信号，利用db3对500个点进行4层小波分解后再重构，得到结果对比如下图，二者相关系数为1.0000。

2021-11-19 09:31:53 评论举报康沧鹤