28、高性能数字滤波器：从理论到实践

高性能数字滤波器：从理论到实践

1. 高性能数字滤波器概述

在数字信号处理中，滤波器起着至关重要的作用。通过 get_result() 成员函数，我们可以在任何时候获取滤波后的结果，示例代码如下：

const float my_filter_result = f.get_result();

不过，像 fir_01_fp 这样的浮点滤波器，对于许多微控制器平台来说可能速度过慢。因为很多小型微控制器缺乏硬件浮点单元（FPU），浮点运算需要软件模拟，效率极低。在嵌入式系统中，为了实现高性能，我们需要设计使用整数运算的滤波器。

2. 一阶整数滤波器

2.1 整数滤波器设计基础

在实现整数滤波器时，首先要将浮点采样值和系数用归一化的整数值表示。一阶 FIR 滤波器的表达式可以写成整数形式：
[y_1 = \frac{\beta_0x_0 + \beta_1x_1 + \frac{1}{2}(\beta_0 + \beta_1)}{\beta_0 + \beta_1}]
其中，(y_1)、(x_0)、(x_1)、(\beta_0) 和 (\beta_1) 是无符号整数值，分子中的额外项 (\frac{1}{2}(\beta_0 + \beta_1)) 用于处理无符号整数的舍入。

2.2 一阶整数滤波器模板类实现

以下是实现上述表达式的可扩展模板类：

tem