Hallo Ich habe wiedereinmal eine kleine Knobelaufgabe von der Schule bekommen, bei der ich mir etwas weitere Gedanken gemacht habe: Ein Moving Average Filter ist eigentlich relativ simpel. Man kann die klassische FIR Struktur nehmen, Koeffizienten auf 1 setzen (also Multiplikatoren weg) und schon hat man den MA Filter. Wie wird das nun umgesetzt, wenn über grössere Datenpunkte (z.B. 50) gemittelt werden soll? Da werden 50 Addierer fällig, deren Busbreite sich jedesmal um 1 Bit erhöht und somit deren Latenz (Busbreite am Ausgang = x+49). Ich habe dann in diesem Forum die einfache Beschreibung "Summe - ältester Wert + neuer Wert und ein FIFO" gefunden. Von mir aus gesehen funktioniert das doch nur, solange die Addierer maximal 1 Takt Verzögerung haben, und selbst dann nicht (Addierer und Subtrahierer je 1 Takt Verzögerung ergibt was komplett schräges). Und ein IIR Filter könnte beim Sprung von 0-1 das gleiche Verhalten aufzeigen, wie ein FIR. Aber bei 1 auf 0 ist es spiegelverkehrt... Tja, Theorie und Praxis sind irgendwie nie das selbe Gruss Patrick
Junge, junge... Was ist das denn für eine Schule? Da will ich auch hin :D lg, couka
Couka R. schrieb: > Junge, junge... Was ist das denn für eine Schule? Da will ich auch hin > :D Mhm, das habe ich selber auch schon gemerkt. Irgendwie werden nur minimale Elemente vermittelt, aber nicht wirklich das nötige.
Patrick B. schrieb: > Ich habe dann in diesem Forum die einfache Beschreibung "Summe - > ältester Wert + neuer Wert und ein FIFO" gefunden. Von mir aus gesehen > funktioniert das doch nur, solange die Addierer maximal 1 Takt > Verzögerung haben, und selbst dann nicht Ich denke, du hast das nicht zu Ende gedacht. Oder andersrum: eher werden 2 Addierer fertig als 49... BTW: nimm als Speicherlänge eine Zweierpotenz. Das macht die Verwaltung einfacher.
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Patrick B. schrieb: > Wie wird das nun umgesetzt, wenn über grössere Datenpunkte (z.B. 50) > gemittelt werden soll? Da werden 50 Addierer fällig, deren Busbreite > sich jedesmal um 1 Bit erhöht und somit deren Latenz (Busbreite am > Ausgang = x+49). Wie kommst Du darauf? Das Summenergebnis ist maximal 50* des maximalen Datenwerts, also muss die Addition mit max. 6 Bit mehr als die Bitbreite eines Datenworts gerechnet werden. In de Praxis addierst Du den neuen Datenwert und subtrahierst den letzten, das wars. Gruß, Stefan
Vielleicht sollte man noch den Tipp geben, dass man die Summe permanent neu bildet, indem man das Addieren sofort mit dem ersten Wert beginnt, das Abziehen des alten Wertes aber erst zeitrichtig nach einer Anzahl von Delays startet, sodass das Filter hochlaufen kann. Siehe diese Grafik aus dem parallelen Thread zum Filtern (grüne Kurve). Beitrag "Re: MEMS Ultraschallmikro mit PDM"
Patrick B. schrieb: > Und ein IIR Filter könnte beim Sprung von 0-1 das gleiche Verhalten > aufzeigen, wie ein FIR. Aber bei 1 auf 0 ist es spiegelverkehrt... Und wo legst du da die Spiegelachse an? Was ist an einem 0-1 Sprung verglichen mit einem 1-0 Sprung so grundlegend anders, dass sich ein Filter einmal gleich und einmal ganz anders verhält? Jürgen S. schrieb: > Vielleicht sollte man noch den Tipp geben, dass man die Summe permanent > neu bildet, indem man das Addieren sofort mit dem ersten Wert beginnt, > das Abziehen des alten Wertes aber erst zeitrichtig nach einer Anzahl > von Delays startet, sodass das Filter hochlaufen kann. Wenn der Speicher vorher mit dem "Neutralwert" (z.B. 0) initialisiert wird, muss hier keine Ausnahme gemacht werden. Denn wenn 50 Takte lang 0 abgezogen wird, ist das gerade so, als ob man da ein Delay einbaut. Wenn man natürlich den Speicher erst noch initialiseren müsste (nicht initialisierbares RAM), dann zählt man tatsächlich leichter mit, bis der Fifo durch ist.
Lothar M. schrieb: > Und wo legst du da die Spiegelachse an? > Was ist an einem 0-1 Sprung verglichen mit einem 1-0 Sprung so > grundlegend anders, dass sich ein Filter einmal gleich und einmal ganz > anders verhält? Wenn am Eingang ein Rechteckimpuls ankommt, bilded das IIR Filter am Ausgang eine "Welle" (ähnlich Kondensatorladekurve), währenddessend das FIR einen Dreieck generiert (wie bei der Faltung, da die Koeffizienten ja alle 1/n sind). Das Filter kann sich ja nie gleich verhalten... Vieleicht habe ich mich hier unklar ausgedrückt. Das CIC Filter ist ziemlich interessant und funktioniert bei meiner Simulink-Simulation auch bestens. Jetzt kommt aber die grosse Preisfrage: Wenn nun der Addierer beim Integrator mehr Takte benötigt (z.B. 5), wird doch die Summe nicht mehr korrekt gebildet. Und somit funktioniert das CIC Filter nicht mehr wie gewünscht. Als ich in einem Buch etwas über das Filter nachgelesen habe, wurde das Feedback-Register durch eine Pipelinestufe im Integrator-Differentiator Pfad ersetzt (ist auch so nachvollziebar), aber was ist wenn die Daten breiter als 48 Bit für DSP Slices werden? Beim Differentiator (Subtraktion) sehe ich keine Probleme, da hier keine Rekursion passiert.
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Patrick B. schrieb: > aber was ist wenn die Daten breiter als 48 Bit > für DSP Slices werden? eine Eigenschaft des CIC ist, dass ein Überlauf des Integrators überhaupt nichts ausmacht - das Endergebnis ist immer noch richtig. Das lässt sich aber nicht so ganz einfach sehen - man muss sich tief in die Literatur einlesen, oder es einfach glauben. Es geht dir immer noch um die Mittelung bei deiner FFT, mit der du schon seit einigen Wochen beschäftigt bist, richtig? Ich fürchte, du gehst die Sache immer noch komplizierter an als nötig. Du bekommst die Daten in Paketen von 1024 Samples (hast also sogzusagen 1024 "Kanäle", die du filtern willst). Und du möchtest für jeden Kanal einen Moving Average über jeweils 4 Samples. Dann brauchst du insgesamt nicht mehr als: - einen Speicher für die aktuellen Summen: 1024 Adressen mit Bitbreite (n+2) (n ist die Bitbreite deiner Samples, die zwei Zusatzbits brauchst du wegen der Addition über 4 Werte). Dieser Speicher kann als Blockram oder über Register implementiert werden, je nachdem, was für die weitere Verwendung der Daten sinnvoller ist. - einen Speicher für die "verzögerten" Samples, die du von der jeweils aktuellen Summe wieder abziehst. Dieser Speicher braucht 1024*4=4069 Adressen und eine Bitbreite von n. Der Einsatz eines oder zweier BlockRAMs bietet sich an. Eventuell macht eine Ausführung als dual ported RAM dir die Sache einfacher, im selben Takt an einem Port das neue Sample einzuspeichern (um es zu verzögern) und am anderen Port das verzögerte Sample auszulesen (um es von der aktuellen Summe abzuziehen. - eventuell brauchst du noch einen Speicher, um den Datenstrom von deiner Quelle zu deinem Filter anzugleichen. Aber wenn die Datenquelle die FFT ist, brauchst du das nicht: aus der FFT purzeln die einzelnen Werte ja der Reihe nach raus und können mit minimaler Latenz in dein Filter reingeschoben werden. - wenn nicht in jedem Takt valide Samples ankommen, dann brauchst du noch ein kurzes Schieberegister, das das data-valid von der Datenquelle entsprechend der Latenz des Filters verzögert. Aber da geht es nicht um tausende von Takte (wie du in einem früheren Beitrag vermutet hast) sondern lediglich um eine Handvoll Takte. (Denn jedes mal wenn du ein neues Sample ins Filte reinschiebst kommt nach wenigen Takte ein neues valides Ergebnis aus dem Filter raus) Also: dein Moving Average sollte mit einigen Blockrams, einer Additonsstufe und einer Subtraktionsstufe erschlagen sein.
Achim S. schrieb: > Es geht dir immer noch um die Mittelung bei deiner FFT, mit der du schon > seit einigen Wochen beschäftigt bist, richtig? Fast, damals wollte ich über die Frames mitteln. Jetzt soll der Einfluss des Rauschens in normaler Richtung (also über die Frequenzbins) vermindert werden. Hier gestaltet sich das Filter viel einfacher, da keine Verzögerung um NFFT notwendig ist.
Sollte man bei dieser Anzahl von beitragenden Elementen (50!) nicht vielleicht doch darüber nachdenken, einen ordnetliches FIR zu machen?
Patrick B. schrieb: > Fast, damals wollte ich über die Frames mitteln. Jetzt soll der Einfluss > des Rauschens in normaler Richtung Ups, dann entschuldige, dass ich nicht richtig gelesen habe bevor ich meinen Senf dazugegeben habe ;-)
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