DSP на STM32F4 Опции

[Atlantis-]

Здравствуйте!
Помогите разобраться с DSP на STM32F429. Никогда раньше этой темой не занимался, не понимаю в какую сторону начинать копать. Задача такая: мне нужно генерировать белый шум, фильтровать его разными фильтрами и выдавать на аудио ЦАП (48 кГц). Фильтры нужны режекторный второго порядка и полосовой, четвертого порядка, с БИХ. Фильтры я посчитал в матлабе, приготовился уже реализовывать в целочисленной арифметике. Но в этом процессоре есть блок вычислений с плавающей точкой. Я с этим никогда дела не имел. В референс мануале описание этого блока не нашел. Есть некая библиотека CMSIS DSP, в которой реализованы фильтры, но я так понял она мне не подойдет, поскольку там какая то странная структура реализованного IIR фильтра и работает он с какими то блоками данных. А мне надо просто сгенерировать Х, посчитать Y, запомнить Х-1 и Y-1 для следующего отчета.
Скажите, какое преимущество мне даст работа с float и вообще, могу ли я так просто, без всяких библиотек взять и расписать свои фильтры во float?

[sigmaN]

1) результат вычислений получается float, для вывода на ЦАП, естественно, преобразую его к int - теряется дробная часть, это нормально?

Корректнее наверно тут использвоать округление вместо простого отбрасывания дробной части http://www.cplusplus.com/reference/cmath/ceil/

2) Отрицательные значения. Я подаю на вход фильтра белый шум, 24-битный. Соответственно, после фильтра у меня тоже должно получаться 24-битный результат. Но! Отрицательные значения в процессоре - это инвертированное положительное число + 1. А для ЦАП отрицательное значение получается простой инверсией положительного числа.

Что это за ЦАП то такой у вас? Прям с двухполярным питанием и честной выдачей наружу напряжения ниже нуля?
Очень сомневаюсь. Регистр ЦАПа скорее всего беззнаковый от 0 до скольки там разрадность позволяет.
А потому за 0 надобно принять половинку разрядности ЦАПа. Если он например 16ти разрядный, то за 0 надо принять половинку 2^16 / 2 = 32768
Таким образом получившиеся после фильтра циферки перед передачей в ЦАП надо приготовить.
У вас будет еще одна задачка если в процессе цифровой обработки получились космические цифры, которые в диапазон ЦАПа(-32768 до +32767) не влазят.
Что с этим делать это решать вам(зависит от задачи).
Например можно организовать нормализацию https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%BE%...%83%D0%BA%D0%B0 или компрессию динамического диапазона https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%...%B0%D0%BB%D0%B0

Хорошей идеей было бы на выходе тракте цифровой обработки сигнала сделать так, чтобы данные были представлены числами от -1 до 1. Т.е. нормализовать их. Тогда вы будете знать, что 1 это максимальный уровень, а -1 минимальный. "Вписать" такой сигнал в нужный диапазон значений можно будет простым умножением на константу.

В общем потом, когда ваши данные так или иначе укладываются в диапазон ЦАПа(-32768 до +32767) применяете тот самый виртуальный 0.
DAC_REGISTER = 32768 + filter_data[i];
И не надо заморачиваться как там это будет посчитано и как в системе хранится отрицательное значение. Тестировать там какие-то биты в данном случае - дичайший говнокод.

3) Мне коэффициенты надо с компьютера передавать, а они у меня float теперь.

Учитывая, что большинство машин сейчас уважают IEEE 754 стандарт ваш хак с вычленением байт конечно будет работать, но назвать этот подход правильным нельзя.
Если делать правильно и портабельно, то в том числе передают даже в виде строки. sprintf() на стороне передатчика, sscanf() на стороне приемника
Либо определяйтесь, что между компьютером и устройством коэффициенты передаются в формате с фиксированной точкой, чтобы всё было чётко определено и задокументировано.
Еше стоит учесть, что бывают машины с разным порядком байт https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%...%82%D0%BE%D0%B2

[Atlantis-]

Корректнее наверно тут использвоать округление вместо простого отбрасывания дробной части http://www.cplusplus.com/reference/cmath/ceil/

Нашел в интернете округление - просто прибавление 0.5 к float. Жалко с отрицательными не прокатит, там надо вычитать, снова if надо городить

Что это за ЦАП то такой у вас? Прям с двухполярным питанием и честной выдачей наружу напряжения ниже нуля?
Очень сомневаюсь. Регистр ЦАПа скорее всего беззнаковый от 0 до скольки там разрадность позволяет.
А потому за 0 надобно принять половинку разрядности ЦАПа. Если он например 16ти разрядный, то за 0 надо принять половинку 2^16 / 2 = 32768
Таким образом получившиеся после фильтра циферки перед передачей в ЦАП надо приготовить.
У вас будет еще одна задачка если в процессе цифровой обработки получились космические цифры, которые в диапазон ЦАПа(-32768 до +32767) не влазят.
Что с этим делать это решать вам(зависит от задачи).
Например можно организовать нормализацию https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%BE%...%83%D0%BA%D0%B0 или компрессию динамического диапазона https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%...%B0%D0%BB%D0%B0

Хорошей идеей было бы на выходе тракте цифровой обработки сигнала сделать так, чтобы данные были представлены числами от -1 до 1. Т.е. нормализовать их. Тогда вы будете знать, что 1 это максимальный уровень, а -1 минимальный. "Вписать" такой сигнал в нужный диапазон значений можно будет простым умножением на константу.

В общем потом, когда ваши данные так или иначе укладываются в диапазон ЦАПа(-32768 до +32767) применяете тот самый виртуальный 0.
DAC_REGISTER = 32768 + filter_data[i];
И не надо заморачиваться как там это будет посчитано и как в системе хранится отрицательное значение. Тестировать там какие-то биты в данном случае - дичайший говнокод.

ЦАП - CS4344, пробовал на AD1852. Ни в том ни в другом даташите не нашел, как же представлять отрицательные числа. Но это как то должно наверно быть обозначено?
Для AD1852 написал тестовую синусоиду, сначала я не парился, думал, что максимальное отрицательное значение - это 0х000000. Проверил - какая то фигулька получилась, а не синусоида. Потом вот просто начал инвертировать положительные значения - получилась синусоида, размах вроде как и должен быть. А для CS4344 я просто подал тот же массив - получилась синусоида, ну и хорошо.
А вообще мне интересно, как обозначается в доке, каким способом кодируется отрицательные значения в ЦАП?

Учитывая, что большинство машин сейчас уважают IEEE 754 стандарт ваш хак с вычленением байт конечно будет работать, но назвать этот подход правильным нельзя.
Если делать правильно и портабельно, то в том числе передают даже в виде строки. sprintf() на стороне передатчика, sscanf() на стороне приемника
Либо определяйтесь, что между компьютером и устройством коэффициенты передаются в формате с фиксированной точкой, чтобы всё было чётко определено и задокументировано.
Еше стоит учесть, что бывают машины с разным порядком байт https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%...%82%D0%BE%D0%B2

Да мне главное правильно собрать float из байтов на микроконтроллере. А разобрать его на компе - чисто для проверки. Хотя зачем, я могу даже сразу вручную разобрать все нужные float-ы на байты, на этом сайте http://floatingpoint.ru/online/dec2float.php
Хранить и передавать в виде байт. Тем более коэффициенты у меня все уже вычислены. Наверно так будет наиболее надежно))