实时中值滤波 + 低通滤波 示例程序（STM32环境）

一、功能概述

本示例实现两个滤波器：

• 中值滤波器（Median Filter）：对短期异常值（如尖峰噪声）有良好的抑制能力；
• 低通滤波器（Low-Pass Filter）：对数据进行平滑处理，适合去除高频抖动。

适用于如 ADC传感器数据处理、电子秤、电流电压读取等场景。

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二、代码结构说明

✅ 头文件 filter.h

#ifndef FILTER_H
#define FILTER_H

#define WINDOW_SIZE 50

typedef struct {
    int buffer[WINDOW_SIZE]; // 数据缓冲区
    int index;               // 当前写入索引（环形）
    int count;               // 当前已存数据个数
} MedianFilter;

extern MedianFilter myMedianFilter;

void medianInit(MedianFilter* filter);
int  medianFilter(MedianFilter* filter, int new_value);
int  lowPassFilter(int input);

#endif

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✅ 源文件 filter.c

🔹 中值滤波器实现

#include "filter.h"
#include <stdlib.h>

// 冒泡排序用于求中值（可替换为更高效算法）
static void sort_array(int* src, int* dst, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) dst[i] = src[i];
    for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
        for (int j = i + 1; j < size; j++) {
            if (dst[i] > dst[j]) {
                int temp = dst[i];
                dst[i] = dst[j];
                dst[j] = temp;
            }
        }
    }
}

// 初始化滤波器状态
void medianInit(MedianFilter* filter) {
    for (int i = 0; i < WINDOW_SIZE; i++)
        filter->buffer[i] = 0;
    filter->index = 0;
    filter->count = 0;
}

// 中值滤波主函数
int medianFilter(MedianFilter* filter, int new_value) {
    filter->buffer[filter->index] = new_value;
    filter->index = (filter->index + 1) % WINDOW_SIZE;
    if (filter->count < WINDOW_SIZE)
        filter->count++;

    int sorted[WINDOW_SIZE];
    sort_array(filter->buffer, sorted, filter->count);

    if (filter->count % 2 == 1)
        return sorted[filter->count / 2];
    else
        return (sorted[filter->count / 2 - 1] + sorted[filter->count / 2]) / 2;
}

🔹 低通滤波器实现

int lowPassFilter(int input) {
    static int prev_output = 0;
    uint8_t alpha_shift = 3;  // α = 1/8，越大越平滑
    prev_output = prev_output + ((input - prev_output) >> alpha_shift);
    return prev_output;
}

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✅ 主函数测试示例

#include <stdio.h>
#include "filter.h"

MedianFilter myMedianFilter;

int mainTest() {
    medianInit(&myMedianFilter);

    int data[] = {100, 102, 98, 500, 101, 99, 97, 103};
    int len = sizeof(data) / sizeof(data[0]);

    for (int i = 0; i < len; i++) {
        int medFiltered = medianFilter(&myMedianFilter, data[i]);
        int lpFiltered = lowPassFilter(data[i]);

        printf("Raw: %d\tMedian: %d\tLowPass: %d\n", data[i], medFiltered, lpFiltered);
    }

    return 0;
}

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三、使用说明

• 可移植至 STM32 项目，适合 ADC 滤波等场景；
• 中值滤波适合抗冲击干扰，低通滤波适合抑制小幅高频抖动；
• WINDOW_SIZE 可根据实际采样频率和响应速度调整；
• 建议中值窗口不宜过大，推荐 5~51 范围内奇数；
• 实际效果图：