使用ARM单片机进行FIR滤波
概要
在本项目中，为了降低数字信号处理过程中的主控制器成本，我们不得不使用MCU（微控制器）来替代传统的FPGA与DSP。然而对于MCU而言，实时的数字信号处理是一项非常艰巨的任务。因为每执行一次运算都要重复取指、译码、执行等操作，这些操作累加起来将会消耗非常多的时间。但是只要思想不滑坡，方法总比困难多！
举一个最简单的例子，在STM32F103C8T6上，使用定时器来触发进入中断的最小间隔为3us（HAL库）。这就意味着如果需要在这样的中断里面更新DAC的数值，它的最大采样率就仅为333Ksps，远小于手册标称1Msps。但是好在STM32为我们提供了非常多方便的外设可供调用。在上面的例子中，我们可以使用DMA+DAC的架构从数组中直接更新DAC的取值，实测采样率一直到4Msps都可以提供较好的波形。
借助DMA我们实现了传统MCU架构中无法实现的高速信号搬移（外设->内存、内存->外设、内存->内存），但是信号的实时处理仍然是一个很头疼的问题。然而这个问题已经由ARM的工程师解决了，他们在CMSIS-DSP包中提供了非常多的快速的数学运算方法，包括基本数学运算、矩阵运算、滤波、DSP、统计运算等等。直接使用这些最聪明的工程师的成果，会帮助你实现最快的运算速度与最好的兼容性（所有的ARM类型处理器都可使用）。
在本文中，我们将会介绍一个产生信号并采集滤波的例子：
- 调制波输出：使用STM32内置的DAC输出一个50Hz、100Hz与1KHz等幅度叠加的调制信号，使用DMA更新数据，采样率为100Ksps。
- 调制波采集：使用内置ADC1对上述产生的数据通过DMA进行乒乓操作采集处理，并将其通过串口发送到电脑分析，采样率为5Ksps。
- 降采样：数据采集完成后，对其进行5倍的降采样，使其采样率变为1Ksps。
- FIR滤波：再对上述降采样的信号进行一次FIR滤波，滤除200Hz的信号，仅保留50Hz的信号。
- FFT分析：在STM32上运行一个实时的FFT运算，离线分析降采样后的数据在频域表现如何。