降采样后的AD值与原先AD值差别较大，如何解决

fengboning

降采样后的AD值与原先AD值差别较大，如何解决 [复制链接]

大家好，小弟最近在做一个关于ADC的滑动平均的算法，遇到问题，还请指教。

先说下正常情况，将ADC数据传送到终端的步骤如下：
ADC连续转换模式，每转换一个ADC数据，就触发一次中断。随后交给UART送到终端。

但后来发现，当ADC的转换频率为8KHZ时，ADC传给CPU的数据，UART来不急发送，因此导致数据会遗漏。

现在我们的应用，需要ADC转换速率仍然要高，还是8KHZ。
因此，想到了滑动平均算法，在送到UART之前，将8KHZ降采样到1KHZ，即将8K数据压缩到1K数据，rate=8，
即每转换8K的数据，传给UART的数据只有1K。

但是现在出现一个问题：
（1）当转换频率为8KHZ时，实际传给UART的数据是1KHZ，得出24bitAD的值  ；譬如 259876
然后我又测试了一下不用滑动平均算法时的，  1KHZ转换频率的AD值，  发现他们相差很大  134596
（两者在终端上显示的ADC数据数量很接近，只是AD值相差很多）

（2）但当转换频率降低后，譬如选取400HZ，实际UART频率是50HZ， 得出的AD值为   267589
不用滑动平均算法，转换频率50HZ，                        得出的AD值为   275906
（两者在终端上显示的ADC数据数量很接近）

我就有疑惑，为何当转换频率大时，采用算法和不采用算法，它们的AD值会相差那么大？  
两者在终端下AD值的数据量很接近，至少说明这个算法应该没什么大问题，难道还是因为我程序里计算AD值的算法有问题？

还请各位不吝赐教，小弟多谢

wyongyongge

现在通过一些对程序的修改。有两个问题请教：

（1）当我把降采样的算法放在main函数中时，AD转换频率为4KHZ时，会造成AD数据来不及发到终端。

而把降采样的算法放在ISR函数中时，却能够做到数据不遗漏。

         难道因为算法在main函数中，ISR程序中触发AD中断的速度过快，而导致来不及将AD的值传给UART？


（2）发现当AD转换频率为4KHZ时（因为RATE=8，即实际AD传输速度为500HZ时），能够将AD的24bit值传到终

端。但是AD的24bit值会随着时间的增加而缓慢减小。  时间一长，数据会和刚开始的数据相差很多

          请问这是不是算法里面还有问题？


（3）当设置AD转换频率为8KHZ时，只能发送3组数据到终端，然后就停止了。

     难道是频率太快，导致ISR中的阻塞？

还请各位不吝赐教，谢谢。

   

zhangxian8031

会不会还是频率低了的原因啊

hong22

引用 2 楼 cbyibby 的回复:
会不会还是频率低了的原因啊

4KHZ的话，能够传输，8KHZ的话只有一组数据就停止了。

应该是频率太高，才导致这样，频率低的话解释不通啊。。

d2006p

你的UART设置的波特率是多少？

rodney2pk

引用 4 楼 veabol 的回复:

你的UART设置的波特率是多少？

你好，我的波特率设置最高的，是256000

精灵小妹

始终没有提到你的"滑动平均的算法"，如果是“滑窗”那么只要头8个(滑窗宽度）后数据率是不变的，即滑窗不会降低数据率

懒骨头

引用 6 楼 schlafenhamster 的回复:
始终没有提到你的"滑动平均的算法"，如果是“滑窗”那么只要头8个(滑窗宽度）后数据率是不变的，即滑窗不会降低数据率

窗口的宽度为24个，我用了3个窗。窗与窗之间的重合是16个系数。所以总的系数宽度为40个

每当完成24次Vi*F(窗的系数）后，就循环。
这样三个窗在一次循环后，得到三个SUM，也就是原本24个数据，现在只有3个数据。、
然后再将SUM除以窗的24个系数之和，就是得到的值。

原本输入24个值，最终输出3个值。这样RATE=8，达到了降采样的效果。
不知道我表达得是否清楚。还请指点，谢谢。

Hellenlee

你的算法不是"滑动平均的算法"，只是"平均算法"，滑窗的算法是“加进减出”，刚开始窗口内没东西不能输出数据，窗口宽度后，数据率就是输入数据率。
你的算法是把窗口填满后输出一个数据然后重来。
你的算法会使信号的带宽减小，不知道你的信号有多快？

jb2680

相差大小是一个问题，先要明确哪一种是接近实际值的才重要。

DIDADI

引用 8 楼 schlafenhamster 的回复:

你的算法不是"滑动平均的算法"，只是"平均算法"，滑窗的算法是“加进减出”，刚开始窗口内没东西不能输出数据，窗口宽度后，数据率就是输入数据率。
你的算法是把窗口填满后输出一个数据然后重来。
你的算法会使信号的带宽减小，不知道你的信号有多快？

你好，可能我对自己的算法没有表达清楚。

我现在的算法中，一个窗的宽度有24个系数。并且一共有3个窗，每个窗之间相差8个系数
那么第一个窗就是b1={a1,a2......a24}  第二个窗就是b2={a9,a10...a32} 第三个窗就是b3={a17,a18...a40}
所以总的窗就是b={a1,a2...a40}

输入数据的序号用i表示，p表示24个系数中的第几个系数，则p=i%24
算法的大致程序如下

for（i=0; ; i++)
{

if(i%24==0)
    p=24;
else
    p=i%24;

sum0=sum0+Vin（i）*(b[0]+p)
sum1=sum1+Vin（i）*(b[8]+p)
sum2=sum2+Vin（i）*(b[16]+p)

if (p == 8)     
{Out =Sum2;                                                
Sum2 = 0;}

elseif (p ==16)
  {Out = Sum1;
  Sum1 = 0;}

elseif p == 24
  {Out =  Sum0
   Sum0 = 0;}

}

看这个算法，大致意思就是p对输入数据的序号i进行取模，p=i%24，即24是一个循环。每当p=8,16,24时，
都会得到一个sum，并且这个sum是24个Vin(i)*系数之和。     所以每当输入24个数据之后，都会得到三个SUM，最后把这三个SUM都除以24个系数之和，就得到了3个数据。

得出的结论就是每输入24个数据，就会得到3个数据，不知道这个算不算是“滑动平均”还是只是“平均”，谢谢。

ludongyan

引用 9 楼 jennyvenus 的回复:

相差大小是一个问题，先要明确哪一种是接近实际值的才重要。

恩，谢谢大侠的提醒。我也觉得先要确定哪个才是真正的值。这样才能有目的地去发现问题所在。

后来一个同事告诉我。可以先用序号值，即输入值从1一直到某个数（例如5000）来代替AD转换值（这样比较容易看到结果），将这个数据流文件放到MATLAB中进行验证，后来得到5000/8个数据；并且每个数据都有具体的值。

后来我再在KEIL中，将自己写的C语言算法，融合这5000个数据，设置AD转换速率为2KHZ时，通过UART，确实能够得到和MATLAB中仿真时一样的值。每个值之间相差8，那就至少说明这个算法时正确的。

但是又碰到两个问题。

（1）当把AD转换频率设置为4KHZ时。数据显示到一半就会卡住，可能是几个，可能是几十个就会卡住。

（2)当AD转换频率设置为8KHZ时，显示的数据个数是5000/8个，但是值与值之间的差值只是4，从这点，我又担心是不是自己的算法程序还有问题。。。。

还请各位不吝赐教，多谢。

chromalyl

现在当AD转换频率设置为2KHZ时，数据能够正常显示。

当AD设置为4KHZ时，有时正常显示，有时发送了一些数据后就没数据了。但是程序一直在运行，没有自动停止。

我不太清楚，是不是频率变快以后，程序中的算法有时就来不及处理了，还是其他什么原因。