C FIR带通滤波器

我试图在STM32F407微控制器上实现一个60kHz的带通滤波器，我遇到了一些问题。我在MATLABs fdatool的帮助下生成了滤波器，然后在MATLAB中对其进行了仿真。下面的MATLAB脚本模拟了它

% FIR Window Bandpass filter designed using the FIR1 function.
% All frequency values are in Hz.
Fs = 5250000;    % Sampling Frequency

N    = 1800;     % Order
Fc1  = 59950;    % First Cutoff Frequency
Fc2  = 60050;    % Second Cutoff Frequency
flag = 'scale';  % Sampling Flag
% Create the window vector for the design algorithm.
win = hamming(N+1);

% Calculate the coefficients using the FIR1 function.
b  = fir1(N, [Fc1 Fc2]/(Fs/2), 'bandpass', win, flag);
Hd = dfilt.dffir(b);
%----------------------------------------------------------
%----------------------------------------------------------
T = 1 / Fs;          % sample time
L = 4500;            % Length of signal
t = (0:L-1)*T;       % Time vector

% Animate the passband frequency span
for f=55500:50:63500
    signal = sin(2*pi*f*t);
    plot(filter(Hd, signal));
    axis([0 L -1 1]);

    str=sprintf('Signal frequency (Hz) %d', f);
    title(str);
    drawnow;
end

pause;
close all;

signal = sin(2*pi*50000*t) + sin(2*pi*60000*t) + sin(2*pi*78000*t);
signal = signal / 3;
signal = signal(1:1:4500);

filterInput = signal;
filterOutput = filter(Hd,signal);

subplot(2,1,1);
plot(filterInput);
axis([0 4500 -1 1]);

subplot(2,1,2);
plot(filterOutput)
axis([0 4500 -1 1]);
pause;

close all;

从fdatool中，我将滤波器系数提取为q15格式的16位无符号整数，这是因为我使用的是12位ADC。由MATLAB生成的过滤器系数标题为，系数的结果图如下图所示

下面是过滤器实现的代码，它显然不起作用，我也不知道我能做些什么，我在网上看了一些例子，然后

#包括“fdacoefs.h”
#定义过滤器样本4500
#定义块大小为900
静态uint16输入[过滤样本]；
静态uint16输出[过滤样本]；
静态uint16第一个[NUM_TAPS+块大小-1]；
uint16_t util_calculate_filter（uint16_t*缓冲区，uint32_t len）
{
uint16_t i；
uint16_t最大值；
uint16_t min；
uint32_t指数；
//创建过滤器实例
arm_fir_实例_q15实例；
//确保缓冲区长度不超过样本大小
如果（镜头>过滤样本）
len=过滤样本；
对于（i=0；i

ADC以5.25毫秒每秒的速度采样，它对一个60kHz的信号采样4500次，在这里你可以看到滤波器的频率，然后是滤波器的频率，这很奇怪

---

有什么明显的我错过的吗？因为我完全迷路了，任何指点和提示都是有用的

正如Lundin指出的，我将其改为使用32位整数，这实际上解决了我的问题。当然，我用MATLABS fdatool生成了新的过滤器系数，作为有符号32位整数

static signed int firInput[FILTER_SAMPLES];
static signed int firOutput[FILTER_SAMPLES];
static signed int firState[NUM_TAPS + BLOCK_SIZE -1];

uint16_t util_calculate_filter(uint16_t *buffer, uint32_t len)
{
    uint16_t i;   
    int power;
    uint32_t index;

    // Create filter instance
    arm_fir_instance_q31 instance; 

    // Ensure that the buffer length isn't longer than the sample size
    if (len > FILTER_SAMPLES)
        len = FILTER_SAMPLES;   

   for (i = 0; i < len ; i++) 
    {
        firInput[i] = (int)buffer[i];        
    }

    // Call Initialization function for the filter 
    arm_fir_init_q31(&instance, NUM_TAPS, &firCoeffs, &firState, BLOCK_SIZE);

    // Call the FIR process function, num of blocks to process = (FILTER_SAMPLES / BLOCK_SIZE)
    for (i = 0; i < (FILTER_SAMPLES / BLOCK_SIZE); i++) // 
    {
        // BLOCK_SIZE = samples to process per call
        //arm_fir_q31(&instance, &firInput[i * BLOCK_SIZE], &firOutput[i * BLOCK_SIZE], BLOCK_SIZE); 
        arm_fir_q31(&instance, &firInput[i * BLOCK_SIZE], &firOutput[i * BLOCK_SIZE], BLOCK_SIZE); 
    }

    arm_power_q31(&firOutput, len, &power);

    // Convert output back to uint16 for plotting
    for (i = 0; i < (len); i++) 
    {
        buffer[i] = (uint16_t)(firOutput[i] - 63500);
    }

    return (uint16_t)((power/10));
}

静态有符号整数输入[FILTER_SAMPLES]；
静态有符号整数输出[FILTER_SAMPLES]；
静态有符号整数第一次[NUM_TAPS+BLOCK_SIZE-1]；
uint16_t util_calculate_filter（uint16_t*缓冲区，uint32_t len）
{
uint16_t i；
整数幂；
uint32_t指数；
//创建过滤器实例
arm\U fir\U实例\U q31实例；
//确保缓冲区长度不超过样本大小
如果（镜头>过滤样本）
len=过滤样本；
对于（i=0；i

在32位MCU上进行如此多的

uint16\t

计算，我会立即怀疑各种溢出和隐式升级错误。有几个地方代码依赖于隐式整数提升。这通常是一个程序员不考虑/不了解隐式升级的标志，而隐式升级又会产生非常微妙的bug。为什么我在32位MCU上使用uint16_t计算会很重要？有处理半字的指令，q15值也表示为16位无符号值，ADC将12位样本存储在无符号16位缓冲区中，因此类型转换在哪里进行？32位MCU表示您的

int

类型为32位，这反过来意味着您使用的所有小整数类型都将被隐式提升为32位有符号类型。这是由C强制执行的，与特定的处理器或编译器无关。您需要了解整数提升规则和平衡（“通常的算术转换”）是如何工作的。我知道，但我不明白这是怎么回事？变量在计算前改变符号。提供意外结果的变量比较。看似有效但隐藏的潜在值溢出的计算，在代码发生轻微更改时会突然暴露出来。位运算产生非常奇怪的结果。等等很多潜在的微妙的错误。

static signed int firInput[FILTER_SAMPLES];
static signed int firOutput[FILTER_SAMPLES];
static signed int firState[NUM_TAPS + BLOCK_SIZE -1];

uint16_t util_calculate_filter(uint16_t *buffer, uint32_t len)
{
    uint16_t i;   
    int power;
    uint32_t index;

    // Create filter instance
    arm_fir_instance_q31 instance; 

    // Ensure that the buffer length isn't longer than the sample size
    if (len > FILTER_SAMPLES)
        len = FILTER_SAMPLES;   

   for (i = 0; i < len ; i++) 
    {
        firInput[i] = (int)buffer[i];        
    }

    // Call Initialization function for the filter 
    arm_fir_init_q31(&instance, NUM_TAPS, &firCoeffs, &firState, BLOCK_SIZE);

    // Call the FIR process function, num of blocks to process = (FILTER_SAMPLES / BLOCK_SIZE)
    for (i = 0; i < (FILTER_SAMPLES / BLOCK_SIZE); i++) // 
    {
        // BLOCK_SIZE = samples to process per call
        //arm_fir_q31(&instance, &firInput[i * BLOCK_SIZE], &firOutput[i * BLOCK_SIZE], BLOCK_SIZE); 
        arm_fir_q31(&instance, &firInput[i * BLOCK_SIZE], &firOutput[i * BLOCK_SIZE], BLOCK_SIZE); 
    }

    arm_power_q31(&firOutput, len, &power);

    // Convert output back to uint16 for plotting
    for (i = 0; i < (len); i++) 
    {
        buffer[i] = (uint16_t)(firOutput[i] - 63500);
    }

    return (uint16_t)((power/10));
}