Firma NXP opracowała bibliotekę DSP dla mikrokontrolerów z rdzeniem Cortex-M3: LPC1700 oraz LPC1300. Biblioteka ta jest zbiorem często używanych funkcji służących do cyfrowego przetwarzania sygnałów. Większość funkcji została zaimplementowana w języku asembler (instrukcje Thumb-2), o ile tylko zysk wydajności okazywał się wystarczający. Biblioteka jest dostarczana jako projekt biblioteki statycznej w kodzie LPCXpresso (Code Red), wersjach Keil i IR, a także może być zlinkowana w łańcuchu narzędzi ARM-EABI jako biblioteka binarna.

Funkcje DSP:

• filtr bikwadratowy
• Szybka transformata Fouriera (FFT)
• Iloczyn skalarny
• Operacje na wektorach
• Filtr FIR (o skończonej odpowiedzi impulsowej)
• Rezonator
• Regulator PID
• Generator liczb losowych

Każda zmienna i funkcja zawiera prefiks z liter wskazujących na typ. Niektóre przykłady zostały przedstawione poniżej:

• vF – funkcja typu void
• iF – funkcja zwracająca liczbę całkowitą
• pi_x – wskaźnik na liczbę całkowitą
• psi_x – wskaźnik na liczbę całkowitą ze znakiem
• si_x – liczba całkowita ze znakiem
• i_x – liczba całkowita
• pS_x – wskaźnik na strukturę

Cortex-M3 ma kilka właściwości, dzięki którym oferuje doskonałą wydajność w przetwarzaniu sygnałów:

• Mnożenie dwóch 32-bitowych liczb ze znakiem odbywa się w jednym cyklu
• Operacja mnożenie z dodawaniem (MAC) liczb 32-bitowych ((32×32)+32) wykonywana jest w dwóch cyklach
• Cortex-M3 ma architekturę Harvard, posiada zatem oddzielny dostęp do pamięci danych i pamięci instrukcji

Filtr bikwadratowy

Filtr bikwadratowy jest powszechnie używana jako filtr rzędu 2, który może być łączony kaskadowo w celu zbudowania filtru dowolnego rzędu. Bikwadratowa funkcja czasu dyskretnego:

Transmitancja w dziedzinie zmiennej zespolonej Z:

Implementacja została dokonana w postaci bezpośredniej typu II, która korzysta ze współdzielonego dwuelementowego wektora stanów.

Wywołanie funkcji:

void vF_dspl_biquad32(int *pi_Output, int *pi_Input, tS_biquad32_StateCoeff *pS_StateCoeff, int i_NSamples);

typedef struct

{

short int psi_Coeff[5];

short int psi_State[2];

}tS_biquad32_StateCoeff;

psi_Coeff to wartości ułamkowe w formacie '2.14′.

psi_State to wartości ułamkowe w formacie '2.14′, które mogą zostać zainicjalizowane zerem przy pierwszym wywołaniu, ale w trakcie procedury są uaktualniane, co pozwala na przetwarzanie przez filtr ciągu danych.

Wydajność filtru bikwadratowego przedstawiono w tabeli 1.

Tab. 1. Filtr bikwadratowy