嵌入式单片机 Arduino，在 loop 函数内多次使用过滤器会输出异常？

[ALLROBOT]

说明

如果 loop 只运行一个模拟引脚，并且使用一个过滤器，即可正常输出（ 0~500 ），但是创建数组储存多个过滤后的模拟引脚数值就有问题了，输出异常(1000~20000)

输出正常的代码

#include "EMGFilters.h"
const int SensorInputPin[] = {A0, A1, A2, A3, A4, A5};
EMGFilters myFilter;
SAMPLE_FREQUENCY sampleRate = SAMPLE_FREQ_500HZ;
NOTCH_FREQUENCY humFreq = NOTCH_FREQ_50HZ;
void setup() 
{
  myFilter.init(sampleRate, humFreq, true, true, true);
  Serial.begin(115200);
}
void loop() 
{
    Serial.println(square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[0]))));
}
long unsigned int square(unsigned int x)
{
    return (x * x);
}

正常输出

输出异常的代码

只修改 loop

void loop()
{
    int envelops[12] = {0};
    for (int i = 0; i < 2; i++)
    {
        for (int x = 0; x < 6; x++)
        {
            envelops[i * 6 + x] = square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[x])));
        }
        delayMicroseconds(50);
        Serial.println(envelops[i * 6 + 1]);
    }
}

异常输出

检查

我搞不懂了，逐次打印看看变量名

void loop() 
{
    int envelops[12];
    for (int i = 0; i < 2; i++)
    {
        int ii = 0;
        for (int x = 0; x < 6; x++)
        {
            Serial.printf("i:%d  x:%d\n", i, x);
            envelops[((i * 6) + x)] = square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[x])));
            Serial.printf("Output:%d index: %d\n", envelops[((i * 6) + x)], ((i * 6) + x));
        }
        ii++;
        delay(1000);
    }

}
long unsigned int square(unsigned int x) {
    return (x*x);
}

输出

搞不明白，咋输出上万的值了呢？

再看看正常输出的

void loop() 
{
    int x1= square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[0])));
    Serial.printf("analogRead:%d\n",analogRead(SensorInputPin[0]));
    Serial.printf("output:%d\n",x1);
    delay(1000);

}

输出

这很正常啊，怎么一用 for 循环函数就有问题了😂

然后尝试

void loop() 
{
    int x1= square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[0])));
    int x2=square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[1])));
    int x3=square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[2])));
    int x4=square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[3])));
    int x5=square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[4])));
    int x6= square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[5])));
        Serial.printf("analogRead:%d\n",analogRead(SensorInputPin[0]));
    Serial.printf("output:%d\n",x1);
    delay(1000);

}

输出

发现原本输出动辄几万的，已经下降到一千左右了，但仍然是异常输出

过滤器就是一个函数计算输出的，怎么调用的时候出现问题了？

loop 仅用一条指令Serial.println(square(myFilter.update(analogRead(每个模拟引脚输入))))，正常输出 0~500 的值，如果用多个变量或 for 啥，就输出上万的值了。。。我尝试创建多个过滤器，给每个输入单独用Filter1,Filter2等等，问题依旧。。。

过滤器代码链接：https://github.com/oymotion/EMGFilters/blob/master/EMGFilters.cpp

咋解决啊😂

尝试一个个的增加过滤器以及模拟引脚，输出第一个和第二个没什么问题

```C
\\略
EMGFilters out1;
out1.init(sampleRate, humFreq, true, true, true);
\\略
void loop()
{
int x[2]= {square(out1.update(analogRead(SensorInputPin[0]))), square(out2.update(analogRead(SensorInputPin[1])))};
Serial.printf("%d %d\n", x[0], x[1]);
}
```




我发现模拟输入当增加到第三个时输出异常

```C
void loop()
{
int x[3]= {square(out1.update(analogRead(SensorInputPin[0]))), square(out2.update(analogRead(SensorInputPin[1]))), square(out3.update(analogRead(SensorInputPin[2])))};
Serial.printf("%d %d %d\n", x[0], x[1], x[2]);
}
```



loop 函数只使用第三个模拟输入，不使用其它模拟引脚的过滤器转换输出，是正常输出的

[Eiden]

每一路输入都需要新建一个过滤器对象吧

[ALLROBOT]

@Eiden #1 我曾经尝试这么做，EMGFilters myFilters[6]; 先初始化然后在 loop 使用 envelops[i * 6 + x] = square(myFilters[x].update(analogRead(SensorInputPin[x])));，问题依旧

[Eiden]

@Eiden #1 没看到后面...

[villivateur]

具体是什么单片机啊？如果有 FPU 的话尝试把 FPU 关掉试试看

[ALLROBOT]

@villivateur #4 用的 Seeeduino XIAO

微控制器 XIAO 一般说明： https://wiki.seeedstudio.com/Seeeduino-XIAO/

微控制器 XIAO 说明手册： https://files.seeedstudio.com/wiki/Seeeduino-XIAO/res/ATSAMD21G18A-MU-Datasheet.pdf

我是硬件半吊子的，所以才学 Arduino😂，图它 Arduino 原型设计快的，我不知道 XIAO 的 MCU 是否有 FPU

[ALLROBOT]

@Eiden #1 @villivateur #4 发现在 loop 函数使用 1,2 个传感器的过滤器，是正常输出的，但增加过滤器时就异常输出了

是单片机自己的问题吗？实在解决不了，推荐啥 Arduino 采集 MCU ？😂在 XIAO 浪费了太多时间

[DataSheep]

跟单片机应该没关系，每个滤波器新建一个实例对象是应该的，另外这个滤波器库既然有采样频率参数你应该需要控制采样间隔，好像没看到有写，注意滤波计算也是需要毫秒级时间的，根据运算能力差异非常大。根据你的描述很可能是这个原因。

btw ，这个东西你好像捣鼓蛮久了😀

[ALLROBOT]

@DataSheep #7 不好意思，嵌入式很少涉及（没学过数电模电），每月只有几天的空闲时间来研究 Arduino 的，没能折腾出什么结果

https://gist.github.com/allrobot/1d105671a5186adb792bfbc5d8bd5030

我曾经为每个输出添加 500 微秒、1 毫秒、或 5 毫秒来控制采样频率，但均为输出异常😂



上面的黄线似乎是随机的，如果 index 为 4 个，即输出 4 个滤波计算的值，第 2 ，4 个输出异常； index 为 3 个的话，第 3 个输出异常； index 再次为 4 个，第 3 个和第 4 个模拟引脚输出异常。。。

[sujin190]

不滤波也异常的那那就是读取问题？似乎看不出来是滤波异常还是读取异常啊

[ALLROBOT]

@sujin190 #9 两个开发板都试了，每个 ADC 读数都不一致，应该是读数的问题

[DataSheep]

@ALLROBOT 你没理解我意思，你既然选择的频率是 500 ，那么采样间隔需要控制在 2 毫秒。
也就是 update 间隔需要严格控制在 2 毫秒，而且一般也是用定时器中断来控制，不过 arduino 一般不用中断。所以如果你要用我 delay 来控制采样间隔的话，需要把函数运行时间也加进去，那么延时时间会在 0-2 毫秒之间，具体需要计算一下你的函数运行时间是多久。

[darkengine]

应该把 square(myFilter.update(analogRead(SensorInputPin[x]))) 这里每个调用的中间结果打出来，才知道是哪个函数调用出的问题吧。

[ALLROBOT]

@DataSheep #11 这样的话，也只是在 loop 函数加 long time=millis();在执行过滤器语句的下面（ loop 函数末尾）增加 while((millis()-time)<2){delayMicroseconds(100);}

对于异常输出没有什么太大改善

就这样暂时将就吧，肌肉运动能看到一点起伏

[DataSheep]

@ALLROBOT 如果还有问题，确认 ad 读取没问题的话滤波函数可以自己写的。
这东西看你踩的坑太多了，不如上个树莓派用 python 早搞定了

[ALLROBOT]

@darkengine #12 7 小时前用 analogread 函数读数已经检测出问题所在，是 ADC 读数不一致产生了问题



只要连续读取 A0 ，A1 模拟引脚没问题，连续读取 A0,A1,A2,A3,A4 就产生了问题，不知道为啥

[ALLROBOT]

@darkengine #12 噢，好吧，收回之前的话，这是中午的测试图，现在的测试图如下：


Serial.printf("%d %d %d %d %d %d\n",analogRead(A0),analogRead(A1),analogRead(A2),analogRead(A3),analogRead(A4),analogRead(A5));

模拟输出太莫名其妙了。。。中午的电路接线结构没啥变动，到了现在输出乱七八糟了😂


@DataSheep #14 也许你说得对。。。。