標題: 十大濾波算法程序大全（Arduino精編無錯版） [打印本頁]
作者: jialinx    時間: 2015-9-15 15:16
標題: 十大濾波算法程序大全（Arduino精編無錯版）
最近用Arduino做電子秤，為了解決數(shù)據(jù)的跳變研究了不少濾波算法。網(wǎng)上能找到大把的十大濾波算法帖子，每一篇都不太一樣，都號稱精編啊，除錯啊什么的，可是放到板子里卻沒一個能正常跑起來的。于是決定自己整理一下這些程序，完美移植到Arduino中。

所以大家看到這個帖子的時候，不要懷疑我重復發(fā)帖。我的代碼都是經(jīng)過反復試驗，復制到Arduino中就能開跑的成品代碼，移植到自己的程序中非常方便。而且都仔細研究了各個算法，把錯誤都修正了的（別的程序連冒泡算法都是溢出的，不信自己找來細看看），所以也算個小原創(chuàng)吧，在別人基礎上的原創(chuàng)。




1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
2、中位值濾波法
3、算術平均濾波法
4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
6、限幅平均濾波法
7、一階滯后濾波法
8、加權遞推平均濾波法
9、消抖濾波法
10、限幅消抖濾波法
11、新增加 卡爾曼濾波（非擴展卡爾曼）

程序默認對int類型數(shù)據(jù)進行濾波，如需要對其他類型進行濾波，只需要把程序中所有int替換成long、float或者double即可。



1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
  1. /*
  2. A、名稱：限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
  3. B、方法：
  4.     根據(jù)經(jīng)驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設為A），
  5.     每次檢測到新值時判斷：
  6.     如果本次值與上次值之差<=A，則本次值有效，
  7.     如果本次值與上次值之差>A，則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值。
  8. C、優(yōu)點：
  9.     能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。
  10. D、缺點：
  11.     無法抑制那種周期性的干擾。
  12.     平滑度差。
  13. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  14. */
  15.  
  16. int Filter_Value;
  17. int Value;
  18.  
  19. void setup() {
  20.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  21.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  22.   Value = 300;
  23. }
  24.  
  25. void loop() {
  26.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  27.   Value = Filter_Value;          // 最近一次有效采樣的值，該變量為全局變量
  28.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  29.   delay(50);
  30. }
  31.  
  32. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  33. int Get_AD() {
  34.   return random(295, 305);
  35. }
  36.  
  37. // 限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
  38. #define FILTER_A 1
  39. int Filter() {
  40.   int NewValue;
  41.   NewValue = Get_AD();
  42.   if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))
  43.     return Value;
  44.   else
  45.     return NewValue;
  46. }





2、中位值濾波法
  1. /*
  2. A、名稱：中位值濾波法
  3. B、方法：
  4.     連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)），把N次采樣值按大小排列，
  5.     取中間值為本次有效值。
  6. C、優(yōu)點：
  7.     能有效克服因偶然因素引起的波動干擾；
  8.     對溫度、液位的變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果。
  9. D、缺點：
  10.     對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜。
  11. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  12. */
  13.  
  14. int Filter_Value;
  15.  
  16. void setup() {
  17.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  18.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  19. }
  20.  
  21. void loop() {
  22.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  23.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  24.   delay(50);
  25. }
  26.  
  27. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  28. int Get_AD() {
  29.   return random(295, 305);
  30. }
  31.  
  32. // 中位值濾波法
  33. #define FILTER_N 101
  34. int Filter() {
  35.   int filter_buf[FILTER_N];
  36.   int i, j;
  37.   int filter_temp;
  38.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  39.     filter_buf[i] = Get_AD();
  40.     delay(1);
  41.   }
  42.   // 采樣值從小到大排列（冒泡法）
  43.   for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) {
  44.     for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) {
  45.       if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {
  46.         filter_temp = filter_buf[i];
  47.         filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
  48.         filter_buf[i + 1] = filter_temp;
  49.       }
  50.     }
  51.   }
  52.   return filter_buf[(FILTER_N - 1) / 2];
  53. }





3、算術平均濾波法
  1. /*
  2. A、名稱：算術平均濾波法
  3. B、方法：
  4.     連續(xù)取N個采樣值進行算術平均運算：
  5.     N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低；
  6.     N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高；
  7.     N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4。
  8. C、優(yōu)點：
  9.     適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波；
  10.     這種信號的特點是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動。
  11. D、缺點：
  12.     對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速度較快的實時控制不適用；
  13.     比較浪費RAM。
  14. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  15. */
  16.  
  17. int Filter_Value;
  18.  
  19. void setup() {
  20.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  21.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  22. }
  23.  
  24. void loop() {
  25.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  26.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  27.   delay(50);
  28. }
  29.  
  30. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  31. int Get_AD() {
  32.   return random(295, 305);
  33. }
  34.  
  35. // 算術平均濾波法
  36. #define FILTER_N 12
  37. int Filter() {
  38.   int i;
  39.   int filter_sum = 0;
  40.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  41.     filter_sum += Get_AD();
  42.     delay(1);
  43.   }
  44.   return (int)(filter_sum / FILTER_N);
  45. }





4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
  1. /*
  2. A、名稱：遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
  3. B、方法：
  4.     把連續(xù)取得的N個采樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為N，
  5.     每次采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)（先進先出原則），
  6.     把隊列中的N個數(shù)據(jù)進行算術平均運算，獲得新的濾波結果。
  7.     N值的選�。毫髁浚琋=12；壓力，N=4；液面，N=4-12；溫度，N=1-4。
  8. C、優(yōu)點：
  9.     對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高；
  10.     適用于高頻振蕩的系統(tǒng)。
  11. D、缺點：
  12.     靈敏度低，對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差；
  13.     不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差；
  14.     不適用于脈沖干擾比較嚴重的場合；
  15.     比較浪費RAM。
  16. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  17. */
  18.  
  19. int Filter_Value;
  20.  
  21. void setup() {
  22.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  23.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  24. }
  25.  
  26. void loop() {
  27.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  28.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  29.   delay(50);
  30. }
  31.  
  32. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  33. int Get_AD() {
  34.   return random(295, 305);
  35. }
  36.  
  37. // 遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
  38. #define FILTER_N 12
  39. int filter_buf[FILTER_N + 1];
  40. int Filter() {
  41.   int i;
  42.   int filter_sum = 0;
  43.   filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();
  44.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  45.     filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有數(shù)據(jù)左移，低位仍掉
  46.     filter_sum += filter_buf[i];
  47.   }
  48.   return (int)(filter_sum / FILTER_N);
  49. }





5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
  1. /*
  2. A、名稱：中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
  3. B、方法：
  4.     采一組隊列去掉最大值和最小值后取平均值，
  5.     相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”。
  6.     連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值，
  7.     然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術平均值。
  8.     N值的選�。�3-14。
  9. C、優(yōu)點：
  10.     融合了“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”兩種濾波法的優(yōu)點。
  11.     對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由其所引起的采樣值偏差。
  12.     對周期干擾有良好的抑制作用。
  13.     平滑度高，適于高頻振蕩的系統(tǒng)。
  14. D、缺點：
  15.     計算速度較慢，和算術平均濾波法一樣。
  16.     比較浪費RAM。
  17. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  18. */
  19.  
  20. int Filter_Value;
  21.  
  22. void setup() {
  23.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  24.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  25. }
  26.  
  27. void loop() {
  28.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  29.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  30.   delay(50);
  31. }
  32.  
  33. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  34. int Get_AD() {
  35.   return random(295, 305);
  36. }
  37.  
  38. // 中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）（算法1）
  39. #define FILTER_N 100
  40. int Filter() {
  41.   int i, j;
  42.   int filter_temp, filter_sum = 0;
  43.   int filter_buf[FILTER_N];
  44.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  45.     filter_buf[i] = Get_AD();
  46.     delay(1);
  47.   }
  48.   // 采樣值從小到大排列（冒泡法）
  49.   for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) {
  50.     for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) {
  51.       if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {
  52.         filter_temp = filter_buf[i];
  53.         filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
  54.         filter_buf[i + 1] = filter_temp;
  55.       }
  56.     }
  57.   }
  58.   // 去除最大最小極值后求平均
  59.   for(i = 1; i < FILTER_N - 1; i++) filter_sum += filter_buf[i];
  60.   return filter_sum / (FILTER_N - 2);
  61. }
  62.  
  63.  
  64. //  中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）（算法2）
  65. /*
  66. #define FILTER_N 100
  67. int Filter() {
  68.   int i;
  69.   int filter_sum = 0;
  70.   int filter_max, filter_min;
  71.   int filter_buf[FILTER_N];
  72.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  73.     filter_buf[i] = Get_AD();
  74.     delay(1);
  75.   }
  76.   filter_max = filter_buf[0];
  77.   filter_min = filter_buf[0];
  78.   filter_sum = filter_buf[0];
  79.   for(i = FILTER_N - 1; i > 0; i--) {
  80.     if(filter_buf[i] > filter_max)
  81.       filter_max=filter_buf[i];
  82.     else if(filter_buf[i] < filter_min)
  83.       filter_min=filter_buf[i];
  84.     filter_sum = filter_sum + filter_buf[i];
  85.     filter_buf[i] = filter_buf[i - 1];
  86.   }
  87.   i = FILTER_N - 2;
  88.   filter_sum = filter_sum - filter_max - filter_min + i / 2; // +i/2 的目的是為了四舍五入
  89.   filter_sum = filter_sum / i;
  90.   return filter_sum;
  91. }*/





6、限幅平均濾波法
  1. /*
  2. A、名稱：限幅平均濾波法
  3. B、方法：
  4.     相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”；
  5.     每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進行限幅處理，
  6.     再送入隊列進行遞推平均濾波處理。
  7. C、優(yōu)點：
  8.     融合了兩種濾波法的優(yōu)點；
  9.     對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。
  10. D、缺點：
  11.     比較浪費RAM。
  12. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  13. */
  14.  
  15. #define FILTER_N 12
  16. int Filter_Value;
  17. int filter_buf[FILTER_N];
  18.  
  19. void setup() {
  20.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  21.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  22.   filter_buf[FILTER_N - 2] = 300;
  23. }
  24.  
  25. void loop() {
  26.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  27.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  28.   delay(50);
  29. }
  30.  
  31. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  32. int Get_AD() {
  33.   return random(295, 305);
  34. }
  35.  
  36. // 限幅平均濾波法
  37. #define FILTER_A 1
  38. int Filter() {
  39.   int i;
  40.   int filter_sum = 0;
  41.   filter_buf[FILTER_N - 1] = Get_AD();
  42.   if(((filter_buf[FILTER_N - 1] - filter_buf[FILTER_N - 2]) > FILTER_A) || ((filter_buf[FILTER_N - 2] - filter_buf[FILTER_N - 1]) > FILTER_A))
  43.     filter_buf[FILTER_N - 1] = filter_buf[FILTER_N - 2];
  44.   for(i = 0; i < FILTER_N - 1; i++) {
  45.     filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
  46.     filter_sum += filter_buf[i];
  47.   }
  48.   return (int)filter_sum / (FILTER_N - 1);
  49. }





7、一階滯后濾波法
  1. /*
  2. A、名稱：一階滯后濾波法
  3. B、方法：
  4.     取a=0-1，本次濾波結果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結果。
  5. C、優(yōu)點：
  6.     對周期性干擾具有良好的抑制作用；
  7.     適用于波動頻率較高的場合。
  8. D、缺點：
  9.     相位滯后，靈敏度低；
  10.     滯后程度取決于a值大��；
  11.     不能消除濾波頻率高于采樣頻率1/2的干擾信號。
  12. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  13. */
  14.  
  15. int Filter_Value;
  16. int Value;
  17.  
  18. void setup() {
  19.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  20.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  21.   Value = 300;
  22. }
  23.  
  24. void loop() {
  25.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  26.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  27.   delay(50);
  28. }
  29.  
  30. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  31. int Get_AD() {
  32.   return random(295, 305);
  33. }
  34.  
  35. // 一階滯后濾波法
  36. #define FILTER_A 0.01
  37. int Filter() {
  38.   int NewValue;
  39.   NewValue = Get_AD();
  40.   Value = (int)((float)NewValue * FILTER_A + (1.0 - FILTER_A) * (float)Value);
  41.   return Value;
  42. }





8、加權遞推平均濾波法
  1. /*
  2. A、名稱：加權遞推平均濾波法
  3. B、方法：
  4.     是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權；
  5.     通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(shù)據(jù)，權取得越大。
  6.     給予新采樣值的權系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低。
  7. C、優(yōu)點：
  8.     適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象，和采樣周期較短的系統(tǒng)。
  9. D、缺點：
  10.     對于純滯后時間常數(shù)較小、采樣周期較長、變化緩慢的信號；
  11.     不能迅速反應系統(tǒng)當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差。
  12. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  13. */
  14.  
  15. int Filter_Value;
  16.  
  17. void setup() {
  18.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  19.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  20. }
  21.  
  22. void loop() {
  23.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  24.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  25.   delay(50);
  26. }
  27.  
  28. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  29. int Get_AD() {
  30.   return random(295, 305);
  31. }
  32.  
  33. // 加權遞推平均濾波法
  34. #define FILTER_N 12
  35. int coe[FILTER_N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};    // 加權系數(shù)表
  36. int sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12; // 加權系數(shù)和
  37. int filter_buf[FILTER_N + 1];
  38. int Filter() {
  39.   int i;
  40.   int filter_sum = 0;
  41.   filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();
  42.   for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {
  43.     filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有數(shù)據(jù)左移，低位仍掉
  44.     filter_sum += filter_buf[i] * coe[i];
  45.   }
  46.   filter_sum /= sum_coe;
  47.   return filter_sum;
  48. }





9、消抖濾波法
  1. /*
  2. A、名稱：消抖濾波法
  3. B、方法：
  4.     設置一個濾波計數(shù)器，將每次采樣值與當前有效值比較：
  5.     如果采樣值=當前有效值，則計數(shù)器清零；
  6.     如果采樣值<>當前有效值，則計數(shù)器+1，并判斷計數(shù)器是否>=上限N（溢出）；
  7.     如果計數(shù)器溢出，則將本次值替換當前有效值，并清計數(shù)器。
  8. C、優(yōu)點：
  9.     對于變化緩慢的被測參數(shù)有較好的濾波效果；
  10.     可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數(shù)值抖動。
  11. D、缺點：
  12.     對于快速變化的參數(shù)不宜；
  13.     如果在計數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值導入系統(tǒng)。
  14. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  15. */
  16.  
  17. int Filter_Value;
  18. int Value;
  19.  
  20. void setup() {
  21.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  22.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  23.   Value = 300;
  24. }
  25.  
  26. void loop() {
  27.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  28.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  29.   delay(50);
  30. }
  31.  
  32. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  33. int Get_AD() {
  34.   return random(295, 305);
  35. }
  36.  
  37. // 消抖濾波法
  38. #define FILTER_N 12
  39. int i = 0;
  40. int Filter() {
  41.   int new_value;
  42.   new_value = Get_AD();
  43.   if(Value != new_value) {
  44.     i++;
  45.     if(i > FILTER_N) {
  46.       i = 0;
  47.       Value = new_value;
  48.     }
  49.   }
  50.   else
  51.     i = 0;
  52.   return Value;
  53. }





10、限幅消抖濾波法
  1. /*
  2. A、名稱：限幅消抖濾波法
  3. B、方法：
  4.     相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”；
  5.     先限幅，后消抖。
  6. C、優(yōu)點：
  7.     繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點；
  8.     改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導入系統(tǒng)。
  9. D、缺點：
  10.     對于快速變化的參數(shù)不宜。
  11. E、整理：shenhaiyu 2013-11-01
  12. */
  13.  
  14. int Filter_Value;
  15. int Value;
  16.  
  17. void setup() {
  18.   Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信
  19.   randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子
  20.   Value = 300;
  21. }
  22.  
  23. void loop() {
  24.   Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值
  25.   Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
  26.   delay(50);
  27. }
  28.  
  29. // 用于隨機產生一個300左右的當前值
  30. int Get_AD() {
  31.   return random(295, 305);
  32. }
  33.  
  34. // 限幅消抖濾波法
  35. #define FILTER_A 1
  36. #define FILTER_N 5
  37. int i = 0;
  38. int Filter() {
  39.   int NewValue;
  40.   int new_value;
  41.   NewValue = Get_AD();
  42.   if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))
  43.     new_value = Value;
  44.   else
  45.     new_value = NewValue;
  46.   if(Value != new_value) {
  47.     i++;
  48.     if(i > FILTER_N) {
  49.       i = 0;
  50.       Value = new_value;
  51.     }
  52.   }
  53.   else
  54.     i = 0;
  55.   return Value;
  56. }
    
作者: jialinx    時間: 2015-9-15 15:34
    
建議編輯一下這個帖子作為濾波專用的，這樣大家查起來也方便。下面是卡爾曼濾波，不是擴展的，但是輸出平穩(wěn)的俯仰和滾轉應該夠了(湊乎用吧我也不是專業(yè)寫代碼的，歡迎大家拍)
    

    

    1. #include <Wire.h> // I2C library, gyroscope
      


    2. 

    3. // Accelerometer ADXL345
      

    4. #define ACC (0x53)    //ADXL345 ACC address
      

    5. #define A_TO_READ (6)        //num of bytes we are going to read each time (two bytes for each axis)
      


    6. 


    7. 

    8. // Gyroscope ITG3200 
      

    9. #define GYRO 0x68 // gyro address, binary = 11101000 when AD0 is connected to Vcc (see schematics of your breakout board)
      

    10. #define G_SMPLRT_DIV 0x15   
      

    11. #define G_DLPF_FS 0x16   
      

    12. #define G_INT_CFG 0x17
      

    13. #define G_PWR_MGM 0x3E
      


    14. 

    15. #define G_TO_READ 8 // 2 bytes for each axis x, y, z
      


    16. 


    17. 

    18. // offsets are chip specific. 
      

    19. int a_offx = 0;
      

    20. int a_offy = 0;
      

    21. int a_offz = 0;
      


    22. 

    23. int g_offx = 0;
      

    24. int g_offy = 0;
      

    25. int g_offz = 0;
      

    26. ////////////////////////
      


    27. 

    28. ////////////////////////
      

    29. char str[512]; 
      


    30. 

    31. void initAcc() {
      

    32.   //Turning on the ADXL345
      

    33.   writeTo(ACC, 0x2D, 0);      
      

    34.   writeTo(ACC, 0x2D, 16);
      

    35.   writeTo(ACC, 0x2D, 8);
      

    36.   //by default the device is in +-2g range reading
      

    37. }
      


    38. 

    39. void getAccelerometerData(int* result) {
      

    40.   int regAddress = 0x32;    //first axis-acceleration-data register on the ADXL345
      

    41.   byte buff[A_TO_READ];
      

    42.   
      

    43.   readFrom(ACC, regAddress, A_TO_READ, buff); //read the acceleration data from the ADXL345
      

    44.   
      

    45.   //each axis reading comes in 10 bit resolution, ie 2 bytes.  Least Significat Byte first!!
      

    46.   //thus we are converting both bytes in to one int
      

    47.   result[0] = (((int)buff[1]) << 8) | buff[0] + a_offx;   
      

    48.   result[1] = (((int)buff[3]) << 8) | buff[2] + a_offy;
      

    49.   result[2] = (((int)buff[5]) << 8) | buff[4] + a_offz;
      

    50. }
      


    51. 

    52. //initializes the gyroscope
      

    53. void initGyro()
      

    54. {
      

    55.   /*****************************************
      

    56.   * ITG 3200
      

    57.   * power management set to:
      

    58.   * clock select = internal oscillator
      

    59.   *     no reset, no sleep mode
      

    60.   *   no standby mode
      

    61.   * sample rate to = 125Hz
      

    62.   * parameter to +/- 2000 degrees/sec
      

    63.   * low pass filter = 5Hz
      

    64.   * no interrupt
      

    65.   ******************************************/
      

    66.   writeTo(GYRO, G_PWR_MGM, 0x00);
      

    67.   writeTo(GYRO, G_SMPLRT_DIV, 0x07); // EB, 50, 80, 7F, DE, 23, 20, FF
      

    68.   writeTo(GYRO, G_DLPF_FS, 0x1E); // +/- 2000 dgrs/sec, 1KHz, 1E, 19
      

    69.   writeTo(GYRO, G_INT_CFG, 0x00);
      

    70. }
      


    71. 


    72. 

    73. void getGyroscopeData(int * result)
      

    74. {
      

    75.   /**************************************
      

    76.   Gyro ITG-3200 I2C
      

    77.   registers:
      

    78.   temp MSB = 1B, temp LSB = 1C
      

    79.   x axis MSB = 1D, x axis LSB = 1E
      

    80.   y axis MSB = 1F, y axis LSB = 20
      

    81.   z axis MSB = 21, z axis LSB = 22
      

    82.   *************************************/
      


    83. 

    84.   int regAddress = 0x1B;
      

    85.   int temp, x, y, z;
      

    86.   byte buff[G_TO_READ];
      

    87.   
      

    88.   readFrom(GYRO, regAddress, G_TO_READ, buff); //read the gyro data from the ITG3200
      

    89.   
      

    90.   result[0] = ((buff[2] << 8) | buff[3]) + g_offx;
      

    91.   result[1] = ((buff[4] << 8) | buff[5]) + g_offy;
      

    92.   result[2] = ((buff[6] << 8) | buff[7]) + g_offz;
      

    93.   result[3] = (buff[0] << 8) | buff[1]; // temperature
      

    94.   
      

    95. }
      


    96. 


    97. 

    98. float xz=0,yx=0,yz=0;
      

    99. float p_xz=1,p_yx=1,p_yz=1;
      

    100. float q_xz=0.0025,q_yx=0.0025,q_yz=0.0025;
      

    101. float k_xz=0,k_yx=0,k_yz=0;
      

    102. float r_xz=0.25,r_yx=0.25,r_yz=0.25;
      

    103.   //int acc_temp[3];
      

    104.   //float acc[3];
      

    105.   int acc[3];
      

    106.   int gyro[4];
      

    107.   float Axz;
      

    108.   float Ayx;
      

    109.   float Ayz;
      

    110.   float t=0.025;
      

    111. void setup()
      

    112. {
      

    113.   Serial.begin(9600);
      

    114.   Wire.begin();
      

    115.   initAcc();
      

    116.   initGyro();
      

    117.   
      

    118. }
      


    119. 

    120. //unsigned long timer = 0;
      

    121. //float o;
      

    122. void loop()
      

    123. {
      

    124.   
      

    125.   getAccelerometerData(acc);
      

    126.   getGyroscopeData(gyro);
      

    127.   //timer = millis();
      

    128.   sprintf(str, "%d,%d,%d,%d,%d,%d", acc[0],acc[1],acc[2],gyro[0],gyro[1],gyro[2]);
      

    129.   
      

    130.   //acc[0]=acc[0];
      

    131.   //acc[2]=acc[2];
      

    132.   //acc[1]=acc[1];
      

    133.   //r=sqrt(acc[0]*acc[0]+acc[1]*acc[1]+acc[2]*acc[2]);
      

    134.   gyro[0]=gyro[0]/ 14.375;
      

    135.   gyro[1]=gyro[1]/ (-14.375);
      

    136.   gyro[2]=gyro[2]/ 14.375;
      

    137.   
      

    138.    
      

    139.   Axz=(atan2(acc[0],acc[2]))*180/PI;
      

    140.   Ayx=(atan2(acc[0],acc[1]))*180/PI;
      

    141.   /*if((acc[0]!=0)&&(acc[1]!=0))
      

    142.     {
      

    143.       Ayx=(atan2(acc[0],acc[1]))*180/PI;
      

    144.     }
      

    145.     else
      

    146.     {
      

    147.       Ayx=t*gyro[2];
      

    148.     }*/
      

    149.   Ayz=(atan2(acc[1],acc[2]))*180/PI;
      

    150.   
      

    151.   
      

    152.  //kalman filter
      

    153.   calculate_xz();
      

    154.   calculate_yx();
      

    155.   calculate_yz();
      

    156.   
      

    157.   //sprintf(str, "%d,%d,%d", xz_1, xy_1, x_1);
      

    158.   //Serial.print(xz);Serial.print(",");
      

    159.   //Serial.print(yx);Serial.print(",");
      

    160.   //Serial.print(yz);Serial.print(",");
      

    161.   //sprintf(str, "%d,%d,%d,%d,%d,%d", acc[0],acc[1],acc[2],gyro[0],gyro[1],gyro[2]);
      

    162.   //sprintf(str, "%d,%d,%d",gyro[0],gyro[1],gyro[2]);
      

    163.     Serial.print(Axz);Serial.print(",");
      

    164.     //Serial.print(Ayx);Serial.print(",");
      

    165.     //Serial.print(Ayz);Serial.print(",");
      

    166.   //Serial.print(str);
      

    167.   //o=gyro[2];//w=acc[2];
      

    168.   //Serial.print(o);Serial.print(",");
      

    169.   //Serial.print(w);Serial.print(",");
      

    170.   Serial.print("\n");
      


    171. 

    172.   
      

    173.   //delay(50);
      

    174. }
      

    175. void calculate_xz()
      

    176. {
      


    177. 

    178.  xz=xz+t*gyro[1];
      

    179.  p_xz=p_xz+q_xz;
      

    180.  k_xz=p_xz/(p_xz+r_xz);
      

    181.  xz=xz+k_xz*(Axz-xz);
      

    182.  p_xz=(1-k_xz)*p_xz;
      

    183. }
      

    184. void calculate_yx()
      

    185. {
      

    186.   
      

    187.   yx=yx+t*gyro[2];
      

    188.   p_yx=p_yx+q_yx;
      

    189.   k_yx=p_yx/(p_yx+r_yx);
      

    190.   yx=yx+k_yx*(Ayx-yx);
      

    191.   p_yx=(1-k_yx)*p_yx;
      


    192. 

    193. }
      

    194. void calculate_yz()
      

    195. {
      

    196.   yz=yz+t*gyro[0];
      

    197.   p_yz=p_yz+q_yz;
      

    198.   k_yz=p_yz/(p_yz+r_yz);
      

    199.   yz=yz+k_yz*(Ayz-yz);
      

    200.   p_yz=(1-k_yz)*p_yz;
      

    201.  
      

    202. }
      


    203. 


    204. 

    205. //---------------- Functions
      

    206. //Writes val to address register on ACC
      

    207. void writeTo(int DEVICE, byte address, byte val) {
      

    208.    Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC 
      

    209.    Wire.write(address);        // send register address
      

    210.    Wire.write(val);        // send value to write
      

    211.    Wire.endTransmission(); //end transmission
      

    212. }
      


    213. 


    214. 

    215. //reads num bytes starting from address register on ACC in to buff array
      

    216. void readFrom(int DEVICE, byte address, int num, byte buff[]) {
      

    217.   Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC 
      

    218.   Wire.write(address);        //sends address to read from
      

    219.   Wire.endTransmission(); //end transmission
      

    220.   
      

    221.   Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC
      

    222.   Wire.requestFrom(DEVICE, num);    // request 6 bytes from ACC
      

    223.   
      

    224.   int i = 0;
      

    225.   while(Wire.available())    //ACC may send less than requested (abnormal)
      

    226.   { 
      

    227.     buff[i] = Wire.read(); // receive a byte
      

    228.     i++;
      

    229.   }
      

    230.   Wire.endTransmission(); //end transmission
      

    231. }
    復制代碼
    
作者: xmuzyf    時間: 2016-7-31 16:44
    
好文章，值得收藏好好研究
    
作者: sz15207554653    時間: 2016-9-9 10:47
    
學習，
    
作者: byjj3312    時間: 2016-10-21 20:55
    
很好的資料，學習了




    

    

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