基于Scade Suite的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

李　珅（中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所,西安710068）

基于Scade Suite的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

李珅
（中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所,西安710068）

ScadeSuite是一種基于模型的軟件設(shè)計(jì)工具，具有軟件開發(fā)周期短、代碼調(diào)試測(cè)試方便等優(yōu)點(diǎn)。本文提出了一種防抖動(dòng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方案，并介紹了這種濾波器在ScadeSuite環(huán)境下的框架設(shè)計(jì)及個(gè)主要模塊之間和模塊內(nèi)部的邏輯關(guān)系。

ScadeSuite；數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)；軟件代碼開發(fā)

隨著軟件業(yè)的不斷發(fā)展，軟件代碼開發(fā)量越來越大，軟件文檔編寫，軟件測(cè)試、認(rèn)證等工作大大延長了軟件開發(fā)周期。

ScadeSuite是一種經(jīng)過DO-178B認(rèn)證的，基于模型的軟件設(shè)計(jì)工具，它同時(shí)集成了代碼生成、設(shè)計(jì)文檔生成、用例測(cè)試等功能。使用這種工具不但可以節(jié)省代碼和設(shè)計(jì)文檔編寫的時(shí)間，而且生成的代碼和文檔直接滿足DO-178B認(rèn)證的要求，從而大大縮短了軟件開發(fā)周期和認(rèn)證周期。

本文介紹了使用ScadeSuite6.3.1實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)字濾波器的方法。

1　數(shù)字濾波器模型

數(shù)字濾波器的模型如下圖1：

比較選擇模塊根據(jù)它存儲(chǔ)的50個(gè)歷史數(shù)據(jù)判斷輸入數(shù)據(jù)是否為奇異值，判斷依據(jù)為：如果輸入數(shù)據(jù)超出以50個(gè)歷史值為中心的門限（門限為均值的0.5倍和1.5倍），則為奇異值，如果輸入數(shù)據(jù)落入門限內(nèi)則為正常值。如果輸入數(shù)據(jù)為正常值，比較選擇模塊直接輸出輸入數(shù)據(jù)，將本次輸入數(shù)據(jù)存入歷史值數(shù)組中，并將連續(xù)預(yù)測(cè)計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)值清零；如果輸入數(shù)據(jù)為奇異值，比較選擇模塊輸出上一個(gè)正常值，并將連續(xù)異常計(jì)數(shù)模塊加1，當(dāng)連續(xù)預(yù)測(cè)的次數(shù)到達(dá)門限值（20次）時(shí)，復(fù)位比較選擇模塊和平滑濾波模塊。

平滑濾波模塊是一個(gè)長度為20的滑窗濾波器，每次有新數(shù)據(jù)到來時(shí)將數(shù)據(jù)存入緩存并輸出均值。

2　濾波器的實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)模型

2.1.1接口

本系統(tǒng)有一個(gè)輸入值和一個(gè)輸出值，在SCADESuite中定義如下圖2：

由圖可見，F(xiàn)ilteDDM模塊的接口有兩個(gè)變量ddm和ddm20，其中ddm為輸入值，ddm20為輸出值，兩個(gè)變量都是real型。

2.1.2模型

系統(tǒng)模型如下圖3：Filter50Control為比較選擇模塊，它有兩個(gè)輸出，一個(gè)是選擇之后的輸出值（real類型），另一個(gè)是當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)（Filter50State類型）。由圖3可見，F(xiàn)ilter50Control輸出的Filter50State類型變量發(fā)送給連續(xù)異常計(jì)數(shù)模塊（ErrorCounter）；輸出的real型變量發(fā)送給平滑濾波模塊（Filter20Control）。連續(xù)異常計(jì)數(shù)模塊的輸出可以重置比較選擇模塊和平滑濾波模塊。

2.2比較選擇模塊模型

2.2.1接口

比較選擇模塊有一個(gè)輸入和兩個(gè)輸出接口，定義如下圖4：

ddm為輸入數(shù)據(jù)，ddm_f為選擇輸出的結(jié)果，F(xiàn)ilterState為輸入數(shù)據(jù)類型（正常值或奇異值）。

2.2.2模型

比較選擇模塊模型如下圖5：

ddm數(shù)據(jù)直接傳送給選擇器（Filter_50）進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，同時(shí)選擇器給出數(shù)據(jù)狀態(tài)（FilterState）和數(shù)據(jù)選擇結(jié)果（ddm_f）。array50是一個(gè)數(shù)組變量，存儲(chǔ)50個(gè)歷史數(shù)據(jù)，由上一個(gè)循環(huán)的輸出作為下一循環(huán)的輸入。

2.3連續(xù)異常計(jì)數(shù)模塊

2.3.1接口

連續(xù)異常計(jì)數(shù)模塊接口如下圖6：

輸入State表示當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)狀態(tài)，輸出control是重置比較選擇模塊和平滑濾波模塊的信號(hào)，為true時(shí)重置這兩個(gè)模塊，為false時(shí)不重置。

2.3.2模型

連續(xù)異常計(jì)數(shù)模塊模型如圖7：

收到Filter50Control模塊發(fā)送的State信號(hào)后，判斷State是normal還是odd，如果是normal則計(jì)數(shù)器（counter）清零；如果是odd則計(jì)數(shù)器加1，計(jì)數(shù)器的輸出與連續(xù)異常門限（FilterResetThreshold）比較，如果計(jì)數(shù)超出門限值則輸出true信號(hào)用于重置比較選擇模塊和平滑濾波模塊；否則輸出false。

2.4平滑濾波模塊

2.4.1接口（見圖8）

2.4.2模型（見圖9）

輸入數(shù)據(jù)（ddm_f）經(jīng)平滑濾波器處理得到ddm_s作為輸出數(shù)據(jù)。Array20是一個(gè)20長度的數(shù)組，存儲(chǔ)20個(gè)歷史數(shù)據(jù)，由上一循環(huán)的輸

出作為下一循環(huán)的輸入。

3　結(jié)束語

本文介紹了一種在ScadeSuite6.3.1環(huán)境下實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的方法，經(jīng)真實(shí)數(shù)據(jù)測(cè)試該濾波器效果較好，輸出數(shù)據(jù)抖動(dòng)較輸入數(shù)據(jù)有明顯減小。本次設(shè)計(jì)過程充分體現(xiàn)了ScadeSuite的優(yōu)勢(shì)：軟件模塊劃分清晰，開發(fā)周期短，文檔生成迅速完整。在以后的軟件發(fā)工作中，ScadeSuite可能會(huì)發(fā)揮能大的作用。

[1]EsterelTechnologies.ScadeLanguagePrimer,2012.3.22.

[2]EsterelTechnologies。LibrariesManual,2009.7.9.

李珅（1981—），男，陜西耀縣人，碩士研究生，工程師，軟件項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，數(shù)字信號(hào)處理。