一、前言

在嵌入式产品开发中，难以避免地会因为各种原因导致最后出货的产品存在各种各样的BUG，通常会给产品进行固件升级来解决问题。记得之前在公司维护一款BLE产品的时候，由于前期平台预研不足，OTA参数设置不当，导致少数产品出现不能OTA的情况，经过分析只需改变代码中的某个参数数值即可，但是产品在用户手里，OTA是唯一能更新代码的方式，只能给用户重发产品。后来在想，是否可以提前做好一个接口，支持动态地传输少量代码到产品中临时运行，通过修改特定位置的Flash代码数据来修复产品的棘手BUG？多留一个后门，有时候令产品出棘手问题的往往是那么一两行代码或者几个初始化的参数不对，那么这种方法也可以应应急，虽然操作比较骚。

二、创建演示工程

本文以STM32F103C8T6单片机为例创建演示工程，分为app和bootloader两个工程。即将mcu的Flash分为“app”和“bootloader”两个区域， bootloader放在0x8000000为起始的24KB区域内，app放在0x8006000为起始的后续区域。bootloader完成对app的Flash数据修改。

1、app工程

注意app的工程需要在keil上修改ROM起始地址。

还要在app代码的开头设置向量偏移（调用一行代码）：

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x6000);

app工程的逻辑为：先顺序执行3个不同速度的LED闪灯过程（20ms、200ms、500ms、切换亮灭），最后进入到一个循环状态每秒切换一次LED的状态闪烁。代码如下：

void init_led(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);    

    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10);
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
}

void led_blings_1(void)
{
    uint32_t i;

    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(20);  

        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(20);
    }
}

void led_blings_2(void)
{
    uint32_t i;

    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(200);  

        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(200);
    }
}

void led_blings_3(void)
{
    uint32_t i;

    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(500);  

        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(500);
    }
}

int main()
{
    NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x6000);

    SysTick_Init(72);

    init_led();

    led_blings_1();
    led_blings_2();
    led_blings_3();

    while (1)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(1000);  

        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
        delay_ms(1000);
    }
}

为了分析汇编和查看bin文件数据，我们需要在keil中添加两条命令，分别生成.dis反汇编和.bin的代码文件。（具体的目录情况依葫芦画瓢）

fromelf --text -a -c --output=all.dis Obj\Template.axf

fromelf --bin --output=test.bin Obj\Template.axf

先将app的代码烧写进单片机，注意烧写设置里面选择“Erase Sectors”只擦除需要烧写的地方。

2、bootloader工程

在bootloader中分为两部分，不变的代码部分和变动的代码部分（error_process函数）。初次编译的时候error_process写为空函数，当我们有需求对App进行修改的时候，我们重新编译工程对error_process函数进行填充。为了重新编译工程的时候不影响之前函数的链接地址，特意将error_process函数放到代码区的最后0x8000800地址处，理由是原来工程大小是1.51KB，擦除页大小是2KB，所以需要2KB对齐，对齐处的地址就选择0x8000800为起始。代码如下：

#define FLASH_PAGE_SIZE 2048
#define ERROR_PROCESS_CODE_ADDR 0x8000800

void error_process(void) __attribute__((section(".ARM.__at_0x8000800")));

void init_led(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);    

    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10);
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 
}

uint32_t pageBuf[FLASH_PAGE_SIZE / 4];

void error_process(void)
{

}

void eraseErrorProcessCode(void)
{
    FLASH_Unlock();
    FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_BSY | FLASH_FLAG_EOP | 
                    FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);
    FLASH_ErasePage(ERROR_PROCESS_CODE_ADDR);
    FLASH_Lock();
}

void(*boot_jump2App)();

void boot_loadApp(uint32_t addr)
{
    uint8_t i;

    if (((*(vu32*)addr) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)    
    {
        boot_jump2App = (void(*)())*(vu32*)(addr + 4);      

        __set_MSP(*(vu32*)addr);

        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
            NVIC->ICER[i] = 0xFFFFFFFF; 
            NVIC->ICPR[i] = 0xFFFFFFFF; 
        }

        boot_jump2App();        

        while (1);
    }
}

int main()
{
    uint32_t flag;

    SysTick_Init(72);

    flag = *((uint32_t *)ERROR_PROCESS_CODE_ADDR);

    if ((flag != 0xFFFFFFFF) && (flag != 0))
    {
        init_led();
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); 

        delay_ms(1000);
        delay_ms(1000);

        error_process();
        eraseErrorProcessCode();
    }

    boot_loadApp(0x8006000);

    while (1);
}

一进main函数就读取0x8000800地址处的32位数据，如果不是全F或者全0那么这个地方是有函数体存在需要执行的，那么将LED亮起2秒钟代表bootloader识别到有处理程序需要执行（当然这里还需要加一些error_process代码数据是否完整之类的判断机制，这里演示先略去）。执行完处理程序后将处理程序擦除（数据变为全F），避免以后每次上电都重复擦写Flash。

error_process函数代码的数据由产品正常使用期间通过数据接口传入直接写入到0x8000800处（这部分的demo略去），编译后查看生成的bin文件将error_process部分的代码截取出来传输到Flash地址0x8000800处。

bootloader的代码烧写进单片机时注意烧写设置里面选择“Erase Sectors”只擦除需要烧写的地方。keil设置里ROM地址改回0x08000000。

三、修改app的特定参数

在app的工程中以“led_blings_1”函数为例，反汇编如下：

    $t
    i.led_blings_1
    led_blings_1
        0x08006558:    b510        ..      PUSH     {r4,lr}
        0x0800655a:    2400        .$      MOVS     r4,#0
        0x0800655c:    e010        ..      B        0x8006580 ; led_blings_1 + 40
        0x0800655e:    f44f6180    O..a    MOV      r1,#0x400
        0x08006562:    4809        .H      LDR      r0,[pc,#36] ; [0x8006588] = 0x40010c00
        0x08006564:    f7fffea2    ....    BL       GPIO_SetBits ; 0x80062ac
        0x08006568:    2014        .       MOVS     r0,#0x14
        0x0800656a:    f7ffffaf    ....    BL       delay_ms ; 0x80064cc
        0x0800656e:    f44f6180    O..a    MOV      r1,#0x400
        0x08006572:    4805        .H      LDR      r0,[pc,#20] ; [0x8006588] = 0x40010c00
        0x08006574:    f7fffe98    ....    BL       GPIO_ResetBits ; 0x80062a8
        0x08006578:    2014        .       MOVS     r0,#0x14
        0x0800657a:    f7ffffa7    ....    BL       delay_ms ; 0x80064cc
        0x0800657e:    1c64        d.      ADDS     r4,r4,#1
        0x08006580:    2c0a        .,      CMP      r4,#0xa
        0x08006582:    d3ec        ..      BCC      0x800655e ; led_blings_1 + 6
        0x08006584:    bd10        ..      POP      {r4,pc}
    $d
        0x08006586:    0000        ..      DCW    0
        0x08006588:    40010c00    ...@    DCD    1073810432

由于led是20ms交替亮灭一次，如果我们觉得这个参数有问题想改成100ms，从汇编上来说就是要改变两行代码：

    0x08006568:    2014        .       MOVS     r0,#0x14

    0x08006578:    2014        .       MOVS     r0,#0x14

    改为

    0x08006568:    2064        2       MOVS     r0,#0x64

    0x08006578:    2064        2       MOVS     r0,#0x64

bootloader工程中error_process的函数实现如下：

void error_process(void)
{
    #define MODIFY_FUNC_ADDR_START 0x08006558

    uint32_t alignPageAddr = MODIFY_FUNC_ADDR_START / FLASH_PAGE_SIZE * FLASH_PAGE_SIZE;
    uint32_t cnt, i;

    // 1. copy old code
    memcpy(pageBuf, (void *)alignPageAddr, FLASH_PAGE_SIZE);

    // 2. change code.
        //由于Flash操作2KB页的特性，0x08006558不满2kb，因此偏移为0x558，0x558/4=342
    pageBuf[90 + 256] = (pageBuf[90 + 256] & 0xFFFF0000) | 0x2064;
    pageBuf[94 + 256] = (pageBuf[94 + 256] & 0xFFFF0000) | 0x2064;

    // 3. erase old code, copy new code.
    FLASH_Unlock();
    FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_BSY | FLASH_FLAG_EOP | 
                    FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);
    FLASH_ErasePage(alignPageAddr);

    cnt = FLASH_PAGE_SIZE / 4;
    for (i = 0; i < cnt; i++)
    {
        FLASH_ProgramWord(alignPageAddr + i * 4, pageBuf[i]);
    }

    FLASH_Lock();
}

由于Flash的2KB页擦除特性，这里先将待修改代码区的Flash页数据拷贝到缓冲buffer里，然后修改buffer里的数据，之后擦除Flash相关页，最后将buffer里修改后的数据重新写回到Flash里去。error_process函数的反汇编如下：

    $t
    .ARM.__at_0x8000800
    error_process
        0x08000800:    b570        p.      PUSH     {r4-r6,lr}
        0x08000802:    4d1a        .M      LDR      r5,[pc,#104] ; [0x800086c] = 0x8006000
        0x08000804:    142a        *.      ASRS     r2,r5,#16
        0x08000806:    4629        )F      MOV      r1,r5
        0x08000808:    4819        .H      LDR      r0,[pc,#100] ; [0x8000870] = 0x20000008
        0x0800080a:    f7fffcbd    ....    BL       __aeabi_memcpy ; 0x8000188
        0x0800080e:    4818        .H      LDR      r0,[pc,#96] ; [0x8000870] = 0x20000008
        0x08000810:    f8d00568    ..h.    LDR      r0,[r0,#0x568]
        0x08000814:    f36f000f    o...    BFC      r0,#0,#16
        0x08000818:    f2420164    B.d.    MOV      r1,#0x2064
        0x0800081c:    4408        .D      ADD      r0,r0,r1
        0x0800081e:    4914        .I      LDR      r1,[pc,#80] ; [0x8000870] = 0x20000008
        0x08000820:    f8c10568    ..h.    STR      r0,[r1,#0x568]
        0x08000824:    4608        .F      MOV      r0,r1
        0x08000826:    f8d00578    ..x.    LDR      r0,[r0,#0x578]
        0x0800082a:    f36f000f    o...    BFC      r0,#0,#16
        0x0800082e:    f2420164    B.d.    MOV      r1,#0x2064
        0x08000832:    4408        .D      ADD      r0,r0,r1
        0x08000834:    490e        .I      LDR      r1,[pc,#56] ; [0x8000870] = 0x20000008
        0x08000836:    f8c10578    ..x.    STR      r0,[r1,#0x578]
        0x0800083a:    f7fffd53    ..S.    BL       FLASH_Unlock ; 0x80002e4
        0x0800083e:    2035        5       MOVS     r0,#0x35
        0x08000840:    f7fffcca    ....    BL       FLASH_ClearFlag ; 0x80001d8
        0x08000844:    4628        (F      MOV      r0,r5
        0x08000846:    f7fffccd    ....    BL       FLASH_ErasePage ; 0x80001e4
        0x0800084a:    14ae        ..      ASRS     r6,r5,#18
        0x0800084c:    2400        .$      MOVS     r4,#0
        0x0800084e:    e007        ..      B        0x8000860 ; error_process + 96
        0x08000850:    4a07        .J      LDR      r2,[pc,#28] ; [0x8000870] = 0x20000008
        0x08000852:    f8521024    R.$.    LDR      r1,[r2,r4,LSL #2]
        0x08000856:    eb050084    ....    ADD      r0,r5,r4,LSL #2
        0x0800085a:    f7fffd0d    ....    BL       FLASH_ProgramWord ; 0x8000278
        0x0800085e:    1c64        d.      ADDS     r4,r4,#1
        0x08000860:    42b4        .B      CMP      r4,r6
        0x08000862:    d3f5        ..      BCC      0x8000850 ; error_process + 80
        0x08000864:    f7fffcfe    ....    BL       FLASH_Lock ; 0x8000264
        0x08000868:    bd70        p.      POP      {r4-r6,pc}
    $d
        0x0800086a:    0000        ..      DCW    0
        0x0800086c:    08006000    .`..    DCD    134242304
        0x08000870:    20000008    ...     DCD    536870920

那么这124个字节就是最终要传输到0x8000800处的函数数据。传输完毕后软复位mcu，bootloader将app的Flash数据进行篡改，达到改变程序功能的目的。

为什么要在bootloader运行时篡改app的数据？按理说在app运行时接收到error_process函数的更新数据后可以立刻运行，但是由于涉及到对app自身代码的修改，涉及Flash修改的一些相关函数有可能会被暂时破坏而导致代码运行崩溃。

四、跳过app的某些函数

如果想跳过“led_blings_1”函数，有2种方法：

1、函数内部跳过

即将以下汇编语句

    0x0800655a:    2400        .$      MOVS     r4,#0

    修改为

    0x0800655a:    e013        .$      B             0x08006584

在“led_blings_1”函数入口处指令修改直接跳转到函数出口处。至于汇编的机器码和用法文末有相关资料可以查阅。

因为修改处的字节偏移为0x55a，是pageBuf下标为342元素的高2Byte，需要在error_process函数中做如下修改：

pageBuf[342] = (pageBuf[342] & 0x0000FFFF) | 0xe0130000;

2、函数调用处跳过

main函数汇编如下：

    $t
    i.main
    main
        0x080065f8:    f44f41c0    O..A    MOV      r1,#0x6000
        0x080065fc:    f04f6000    O..`    MOV      r0,#0x8000000
        0x08006600:    f7fffe5c    ..\.    BL       NVIC_SetVectorTable ; 0x80062bc
        0x08006604:    2048        H       MOVS     r0,#0x48
        0x08006606:    f7ffff01    ....    BL       SysTick_Init ; 0x800640c
        0x0800660a:    f7ffff85    ....    BL       init_led ; 0x8006518
        0x0800660e:    f7ffffa3    ....    BL       led_blings_1 ; 0x8006558
        0x08006612:    f7ffffbb    ....    BL       led_blings_2 ; 0x800658c
        0x08006616:    f7ffffd3    ....    BL       led_blings_3 ; 0x80065c0
        0x0800661a:    e011        ..      B        0x8006640 ; main + 72
        0x0800661c:    f44f6180    O..a    MOV      r1,#0x400
        0x08006620:    4808        .H      LDR      r0,[pc,#32] ; [0x8006644] = 0x40010c00
        0x08006622:    f7fffe43    ..C.    BL       GPIO_SetBits ; 0x80062ac
        0x08006626:    f44f707a    O.zp    MOV      r0,#0x3e8
        0x0800662a:    f7ffff4f    ..O.    BL       delay_ms ; 0x80064cc
        0x0800662e:    f44f6180    O..a    MOV      r1,#0x400
        0x08006632:    4804        .H      LDR      r0,[pc,#16] ; [0x8006644] = 0x40010c00
        0x08006634:    f7fffe38    ..8.    BL       GPIO_ResetBits ; 0x80062a8
        0x08006638:    f44f707a    O.zp    MOV      r0,#0x3e8
        0x0800663c:    f7ffff46    ..F.    BL       delay_ms ; 0x80064cc
        0x08006640:    e7ec        ..      B        0x800661c ; main + 36
    $d
        0x08006642:    0000        ..      DCW    0
        0x08006644:    40010c00    ...@    DCD    1073810432

下面是调用语句

0x0800660e:    f7ffffa3    ....    BL       led_blings_1 ; 0x8006558

直接将此语句改为空语句nop（0xbf00）即可跳过调用，由于该命令占用4个字节，nop是两个字节的命令，所以替换为两个nop命令。

0x0800660e:    bf00bf00    ....    NOP

因为修改处的字节偏移为0x60e，是pageBuf下标为387元素的高2Byte和下标为388元素的低2Byte，需要在error_process函数中做如下修改：

pageBuf[387] = (pageBuf[387] & 0x0000FFFF) | 0xbf000000; 
pageBuf[388] = (pageBuf[388] & 0xFFFF0000) | 0x0000bf00;

减少后级电源对前级的影响，防止电源正负接反烧坏后级电路，防止电源关电时电流倒灌，但经过二极管有0.4V左右压降，需要考虑经过0.4V降压后会不会低于后级电路的正常工作电压。

一、按键电路

R1上拉电阻：

将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态。(个人建议加上)

C1电容：

减小按键抖动及高频信号干扰。(个人建议加上)

R2限流电阻：

保护IO口，防止过流过高电压烧坏IO口，对静电或者一些高压脉冲有吸收作用。(个人建议加上)

R2的取值100欧~10k不等，如果有设置内部上拉，该值不能太大，否则电流不足以拉低IO口。

D1 ESD二极管：

静电保护二极管，防止静电干扰或者损坏IO口。(这个根据PCB的成本及防护级别要求来决定添加与否)

二、外接信号输入

R3上拉电阻：

将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态。(如果外接的连接线比较长，芯片内部上拉能力比较弱，则建议加上。平时通信距离不长，有内部上拉则可以省略)

C2电容：

防止高频信号干扰。(注意，如果输入频率信号比较大,C2容值要对应减少，或者直接省略C2)

R4限流电阻：

保护IO口，防止过流过高电压烧坏IO口，对静电或者一些高压脉冲有吸收作用。(个人建议加上)

D2 ESD二极管：静电保护二极管，防止静电干扰或者损坏IO口。(这个根据PCB的成本及防护级别要求来决定添加与否)

三、输出电路继电器

U1光耦：

分离高低压，防止高压干扰，实现电气隔离。

D5 1N4148：

续流二极管，保护元件不被感应电压击du穿或烧坏，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。

四、达林顿晶体管

达林顿晶体管，小伙伴们一般常用于步进电机驱动，其实可以用于电机调速，大功率开关电路，驱动继电器，驱动功率比较大的LED光源，利用PWM来调节亮度哦。

R6、R7、R8电阻：

用于限流，防止ULN2001损坏，导致高压直接输入到MCU的IO。（由于ULN2001D本身自带2.7K电阻，这里的R6、R7、R8可以省略；如果某些驱动芯片没带电阻最好自己加上，具体情况可以查看选用芯片的数据手册作决定）

COM端接电源：

当输出端接感性负载的时候，负载不需要加续流二极管，芯片内部设计有二极管，只需 COM口接负载电源即可，当接其他负载时，COM口可以不接。

在使用阻容降压电路为 ULN2001D 供电时，由于阻容降压电压无法阻止电网上的瞬态高 压波动，必须在 ULN2001D 的 COM 端与地端就近接一个 104 电容，其余应用场合下， 该电容可以不添加。 

五、运算放大器

利用运放巧妙采集负载的当前电流，可以准确知道当前负载运行情况，有没有正常工作，非常好用。

GND2是负载的地端，通过R16电阻(根据负载电流的大小R16要选功率大一点的)接公共地，会有微小的电压差。

该电路是同相比例运算电路，所以采样端的电压=输入端电压*(1+R9/R11)=69倍的输入电压。大家可以根据测量范围修改R9调节放大倍数。

六、MOS管

控制电源输出通断：

七、输入电源

如果电路成本比较紧张，可根据需要适当删减元件。

F1自恢复保险丝：

过流保护，可根据实际负载电流调整阀值大小。

D10 肖基特二极管：

减少后级电源对前级的影响，防止电源正负接反烧坏后级电路，防止电源关电时电流倒灌，但经过二极管有0.4V左右压降，需要考虑经过0.4V降压后会不会低于后级电路的正常工作电压。

TVS管：

输入电压过高保护，一般取正常输入电压的1.4倍。

本视频将介绍目前在AVR® DB系列中全新的多电压I/O外设（简称MVIO）。观看本视频后，您将了解什么是MVIO、它的使用场景及其优势。

一、限幅滤波法
1、方法：

• 根据经验判断两次采样允许的最大偏差值（设为A）

• 每次检测到新值时判断：

a. 如果本次值与上次值之差<=A，则本次值有效

b. 如果本次值与上次值之差>A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值

2、优点：

• 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰

3、缺点

• 无法抑制那种周期性的干扰

• 平滑度差

/* A值根据实际调，Value有效值，new_Value当前采样值，程序返回有效的实际值 */
#define A 10char Value;
char filter()
{    
    char new_Value;    
    new_Value = get_ad(); // 获取采样值    
    if( abs(new_Value - Value) > A)           
        return Value;     // abs()取绝对值函数    
        return new_Value;
}

二、中位值滤波法

1、方法：

• 连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列

• 取中间值为本次有效值

2、优点：

• 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰

• 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果

3、缺点：

• 对流量、速度等快速变化的参数不宜

#define N 11char filter()
{    
    char value_buf[N];    
    char count, i, j, temp;    
    for(count = 0; count < N; count ++) //获取采样值    
    {        
        value_buf[count] = get_ad();        
        delay();    
    }    
    for(j = 0; j < (N-1); j++)    
    {        
        for(i = 0; i < (n-j); i++)        
        {            
            if(value_buf[i] > value_buf[i+1])            
            {                
                temp = value_buf[i];                
                value_buf[i] = value_buf[i+1];                
                value_buf[i+1] = temp;            
            }        
        }    
    }    
    return value_buf[(N-1)/2];
}

三、算术平均滤波法

1、方法：

• 连续取N个采样值进行算术平均运算

• N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低

• N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高

• N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4

2、优点：

• 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波

• 这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动

3、缺点：

• 对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用

• 比较浪费RAM

#define N 12
char filter()
{    
    int sum = 0;    
    for(count = 0; count < N; count++)    
    {        
        sum += get_ad();    
    }     
    return (char)(sum/N);
}

四、递推平均滤波法

1、方法：

• 把连续取N个采样值看成一个队列

• 队列的长度固定为N

• 每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)

• 把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果

• N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4 ~ 12；温度，N=1 ~ 4

2、优点：

• 对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高

• 适用于高频振荡的系统

3、缺点：

• 灵敏度低

• 对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差

• 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差

• 不适用于脉冲干扰比较严重的场合

• 比较浪费RAM

/* A值根据实际调，Value有效值，new_Value当前采样值，程序返回有效的实际值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{    
    char new_Value;    
    new_Value = get_ad(); // 获取采样值    
    if( abs(new_Value - Value) > A)           
        return Value;     // abs()取绝对值函数    
    return new_Value;
}

五、中位值平均滤波法

1、方法：

• 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”

• 连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值

• 然后计算N-2个数据的算术平均值

• N值的选取：3~14

2、优点：

• 融合了两种滤波法的优点

• 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差

3、缺点：

• 测量速度较慢，和算术平均滤波法一样

• 比较浪费RAM

char filter()
{    
    char count, i, j;    
    char Value_buf[N];    
    int sum = 0;    
    for(count = 0; count < N; count++)    
    {        
        Value_buf[count] = get_ad();    
    }     
    for(j = 0; j < (N-1); j++)    
    {        
        for(i = 0; i < (N-j); i++)        
        {            
            if(Value_buf[i] > Value_buf[i+1])            
            {                
                temp = Value_buf[i];                
                Value_buf[i] = Value_buf[i+1];                
                Value_buf[i+1] = temp;            
            }        
        }      
    }        
    for(count = 1; count < N-1; count ++)    
    {        
        sum += Value_buf[count];    
    }    
    return (char)(sum/(N-2));
}

六、限幅平均滤波法

1、方法：

• 相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”

• 每次采样到的新数据先进行限幅处理，

• 再送入队列进行递推平均滤波处理

2、优点：

• 融合了两种滤波法的优点

• 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差

3、缺点：

• 比较浪费RAM

#define A 10
#define N 12
char value, i = 0;
char value_buf[N];
char filter()
{    
    char new_value, sum = 0;    
    new_value = get_ad();    
    if(Abs(new_value - value) < A)          
        value_buf[i++] = new_value;    
    if(i==N)          
        i=0;    
    for(count = 0; count < N; count++)    
    {        
        sum += value_buf[count];    
    }    
    return (char)(sum/N);
}

七、一阶滞后滤波法

1、方法：

• 取a=0~1

• 本次滤波结果=（1-a）本次采样值+a上次滤波结果

2、优点：

• 对周期性干扰具有良好的抑制作用

• 适用于波动频率较高的场合

3、缺点：

• 相位滞后，灵敏度低

• 滞后程度取决于a值大小

• 不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号

/*为加快程序处理速度，取a=0~100*/
#define a 30
char value;
char filter()
{    
    char new_value;    
    new_value = get_ad();    
    return ((100-a)*value + a*new_value);
}

八、加权递推平均滤波法

1、方法：

• 是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权

• 通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。

• 给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低

2、优点：

• 适用于有较大纯滞后时间常数的对象

• 和采样周期较短的系统

3、缺点：

• 对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号

• 不能迅速反应交易系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差

/* coe数组为加权系数表 */
#define N 12
char code coe[N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};
char code sum_coe = {1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12};
char filter()
{    
    char count;    
    char value_buf[N];    
    int sum = 0;    
    for(count = 0; count < N; count++)    
    {        
        value_buf[count] = get_ad();    
    }    
    for(count = 0; count < N; count++)    
    {        
        sum += value_buf[count] * coe[count];    
    }     
    return (char)(sum/sum_coe);
}

九、消抖滤波法

1、方法：

• 设置一个滤波计数器

• 将每次采样值与当前有效值比较：

• 如果采样值＝当前有效值，则计数器清零

• 如果采样值>或<当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N(溢出)

• 如果计数器溢出，则将本次值替换当前有效值，并清计数器

2、优点：

• 对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果，

• 可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动

3、缺点：

• 对于快速变化的参数不宜

• 如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值，则会将干扰值当作有效值导入交易系统

#define N 12char filter()
{    
    char count = 0, new_value;    
    new_value = get_ad();    
    while(value != new_value)    
    {        
        count++;        
        if(count >= N)             
            return new_value;        
        new_value = get_ad();    
    }    
    return value;
}

十、限幅消抖滤波法

1、方法：

• 相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”

• 先限幅，后消抖

2、优点：

• 继承了“限幅”和“消抖”的优点

• 改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷，避免将干扰值导入系统

3、缺点：

• 对于快速变化的参数不宜

#define A 10
#define N 12
char value;
char filter(){    
    char new_value, count = 0;    
    new_value = get_ad();    
    while(value != new_value)    
    {        
        if(Abs(value - new_value) < A)        
        {            
            count++;            
            if(count >= N)                 
                return new_value;            
            new_value = get_ad();        
        }        
        return value;    
    }
}

关于 UART FIFO

Synwit SWM系列单片机的UART FIFO 

• 如何配合接收门限中断、接收超时中断完成UART数据接收
  

• 如何配合发送门限中断完成UART数据发送

• SWM芯片UART有独立的RX FIFO和TX FIFO，深度都是8
  ——RX FIFO 可以设定当 FIFO 中数据个数大于指定个数时产生中断，通知 APP 将接收到的数据读走。
  ——TX FIFO 可以设定当 FIFO 中数据个数小于指定个数时产生中断，通知 APP 将需要发送的数据写入 TX FIFO。
  
  通过使用 FIFO 和门限中断，可以大幅减少UART_Handler 中断函数执行的频率，提高芯片执行效率。

接收门限中断与接收超时中断

以如下配置为例：

• RXThreshold = 3;

• RXThresholdIEn = 1;

• TimeoutTime = 10;

• TimeoutIEn = 1;

SWM181、SWM260、SWM320

对方发送8个数据的情况

每接收到一个数据，RX FIFO中数据个数加一，当RX FIFO中数据个数大于RXThreshold时，触发接收中断。

对方发送9个数据的情况

只有当接收FIFO中有数据，且在指定时间内未接收到新的数据时，才会触发超时中断。

若应用中希望通过数据间时间间隔作为帧间隔依据，即不管对方发送过来多少个数据，最后都能产生超时中断，可以通过在接收ISR中从RX FIFO中读取数据时总是少读一个（即让一个数据留在RX FIFO中）来实现。

SWM190、SWM211、SWM341

UARTx->TOCR.MODE = 0

与SWM181、SWM260、SWM320情况完全相同

UARTx->TOCR.MODE = 1

不管对方发送几个数据，最后

不管对方发送几个数据，最后都能触发超时中断

以如下配置为例：

• TXThreshold = 4;

• TXThresholdIEn = 1;

每发送出一个数据，TX FIFO中数据个数减一，当TX FIFO中数据个数小于等于TXThreshold时，触发发送中断。

初始化时不能开启发送中断，只能在发送FIFO填入数据后再开启发送中断；否则开启发送中断后会立即触发发送中断。