使用24位ADC差分测量多次，如何计算平均值

andrew8415 · 发表于 2016-1-31 22:38:21

24位ADC输出是2进制补码。当负端电平高于正端时，ADC输出的最高位是1，此时如何计算多次测量结果的平均值？

not_at_all · 发表于 2016-1-31 22:48:31

最直接的方法就是把AD数值加上0xFFFFFF,转换为无符号的数再滤波。

babysnail · 发表于 2016-1-31 23:07:49

not_at_all 发表于 2016-1-31 22:48
最直接的方法就是把AD数值加上0xFFFFFF,转换为无符号的数再滤波。

不对吧？加上0xFFFFF对补码来说相当于-1

应当是：转成整数(取反+1) 0-7FFFFF表示负数，800000表示0， 800001-FFFFFF表示正数

gamalot · 发表于 2016-1-31 23:16:50

做个判断就行了，假设是24位ADC

int32_t code;
code = Adc_read_data();
if ((code & 0x800000) != 0)
{
code -= 0x1000000;
}
......

复制代码

gamalot · 发表于 2016-1-31 23:23:27

gamalot 发表于 2016-1-31 23:16
做个判断就行了，假设是24位ADC

或者先向左移8位，再除以256

这样不需要判断，看上去很有技巧的样子，逼格略高

但是俺不喜欢这样的代码，因为它不直观

int32_t code;
code = Adc_read_data();
code <<= 8;
code /= 256;
.......

复制代码

zouzhichao · 发表于 2016-1-31 23:31:34

gamalot 发表于 2016-1-31 23:16
做个判断就行了，假设是24位ADC

借你的代码出个优化简洁版本:
int32_t code;
code = Adc_read_data();
code -= (code & 0x800000) << 1;

gamalot · 发表于 2016-1-31 23:37:54

zouzhichao 发表于 2016-1-31 23:31
借你的代码出个优化简洁版本:
int32_t code;
code = Adc_read_data();

你这个实际上就是最常用的方法，最简洁高效，缺点和就是更加不够直观

zouzhichao · 发表于 2016-1-31 23:40:08

gamalot 发表于 2016-1-31 23:23
或者先向左移8位，再除以256

这样不需要判断，看上去很有技巧的样子，逼格略高

int32_t code;
code = Adc_read_data();
code = (int32_t)(((uint32_t)code) << 8);
code >>= 8;
这里的移位需要用到强制转换或者使用union吧？

zouzhichao · 发表于 2016-1-31 23:40:58

gamalot 发表于 2016-1-31 23:37
你这个实际上就是最常用的方法，最简洁高效，缺点和就是更加不够直观

...

哈哈，习惯就好

gamalot · 发表于 2016-1-31 23:54:35

zouzhichao 发表于 2016-1-31 23:40
哈哈，习惯就好

老糊涂了俺，看见你的语句最后有个1，就以为是最近本的负数补码转源码算法，取反加一

gamalot · 发表于 2016-2-1 00:05:32

本帖最后由 gamalot 于 2016-2-1 00:08 编辑

zouzhichao 发表于 2016-1-31 23:40
int32_t code;
code = Adc_read_data();
code = (int32_t)(((uint32_t)code) >= 8;

不用阿，左移的时候，它其实就是个正数

而且，C语言左移一定是逻辑左移（如果俺没记错的话

）

zouzhichao · 发表于 2016-2-1 00:07:22

gamalot 发表于 2016-1-31 23:54
老糊涂了俺，看见你的语句最后有个1，就以为是最近本的负数补码转源码算法，取反加一

...

我就是把你的那个if化简了而已
(code & 0x800000)无非两个结果，0或者0x800000
0: code -= 0
0x800000: code -= 0x1000000

0 = 0 << 1;
0x1000000 = 0x800000 << 1;
化简就成了code -= (code & 0x800000) << 1;

gamalot · 发表于 2016-2-1 00:11:55

zouzhichao 发表于 2016-2-1 00:07
我就是把你的那个if化简了而已
(code & 0x800000)无非两个结果，0或者0x800000
0: code -= 0

是的，俺刚才没看的仔细，俺这里凌晨3点多了 ......

你这个很好，就是看起来不够直接而已

zouzhichao · 发表于 2016-2-1 00:15:41

gamalot 发表于 2016-2-1 00:05
不用阿，左移的时候，它其实就是个正数

而且，C语言左移一定是逻辑左移（如果俺没记错的话 ...

谢谢提醒，你是对的，刚验证了

wiser803 · 发表于 2016-2-1 07:18:23

babysnail 发表于 2016-1-31 23:07
不对吧？加上0xFFFFF对补码来说相当于-1

应当是：转成整数(取反+1) 0-7FFFFF表示负数，800000表示0， ...

24位补码，应该是0x7ffff为正23位最大值，0x800000为负23位最小值，0xffffff为—1，0x000000为0值，0x000001为1值，其他依此类推。

hecat · 发表于 2016-2-1 08:21:55

我是冲着24位ADC进来的.

ersha4877 · 发表于 2016-2-1 08:58:53

楼主搞定了没有，正为这个犯愁呢，谢谢

ersha4877 · 发表于 2016-2-1 09:19:15

gamalot 发表于 2016-1-31 23:16
做个判断就行了，假设是24位ADC

收下了，拿去试试，这样可以直接和正数相加了是不，那和正数求平均怎么处理，直接除以相加的数量，比如四个正数和负数相加就除以4，谢谢

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-1 09:35:05

gamalot 发表于 2016-1-31 23:16
做个判断就行了，假设是24位ADC

为什么不直接取平均？还要做这样的转换？

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-1 09:40:07

wiser803 发表于 2016-2-1 07:18
24位补码，应该是0x7ffff为正23位最大值，0x800000为负23位最小值，0xffffff为—1，0x000000为0值，0x000 ...

那这样应该就不需要楼上的那些坛友的程序吧？直接求和取平均就可以了吧。

knight_avr · 发表于 2016-2-1 10:30:54

其实 MCU 用于计算的负数表示形式就是二进制补码，其实基本不用转换的只要把24位转换为32位直接计算即可

uint32_t adc_read = adc_readdata();
int32_t adc_val = adc_read;
if (adc_val & bit(23)) {adc_val |= 0xff000000;}

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-1 10:54:40

knight_avr 发表于 2016-2-1 10:30
其实 MCU 用于计算的负数表示形式就是二进制补码，其实基本不用转换的只要把24位转换为32位直接计算即可

...

你的程序应该是对的。

gamalot · 发表于 2016-2-1 14:33:58

PCBBOY1991 发表于 2016-2-1 09:35
为什么不直接取平均？还要做这样的转换？

不转换肯定是不行的，因为从ADC读回的是24位的补码，不能直接拿来用

区别只是大家转换的方法，俺的比较笨拙，其他几位网友的方法比较巧妙

gamalot · 发表于 2016-2-1 14:48:16

ersha4877 发表于 2016-2-1 09:19
收下了，拿去试试，这样可以直接和正数相加了是不，那和正数求平均怎么处理，直接除以相加的数量，比如四 ...

一般就是窗口平滑滤波，取最后N个读取值的平均，稍微复杂一点的可以去掉一个最高值和一个最低值

一般来说N取值越大滤波效果越好，但是反应速度越慢，具体多少要根据你的应用的情况自己进行调整

再复杂一点的可以判断数值是不是在大幅度变化，是的话就丢弃前面的数据加快反应速度，总之花样还挺多的 ......

lgc150 · 发表于 2016-2-1 14:54:58

gamalot 发表于 2016-1-31 23:23
或者先向左移8位，再除以256

这样不需要判断，看上去很有技巧的样子，逼格略高

左移8位再除以256本质不就是右移三位吗？

lgc150 · 发表于 2016-2-1 14:57:18

gamalot 发表于 2016-1-31 23:23
或者先向左移8位，再除以256

这样不需要判断，看上去很有技巧的样子，逼格略高

( ఠൠఠ )啊不对左移已经补零了

ersha4877 · 发表于 2016-2-1 15:29:39

gamalot 发表于 2016-2-1 14:48
一般就是窗口平滑滤波，取最后N个读取值的平均，稍微复杂一点的可以去掉一个最高值和一个最低值

一般来 ...

谢谢了，最近在弄20位的CS5513和楼主同样的问题，负数正数相加求平均的问题，谢谢你的方法了

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-1 20:27:19

gamalot 发表于 2016-2-1 14:33
不转换肯定是不行的，因为从ADC读回的是24位的补码，不能直接拿来用

区别只是大家转换的方法，俺的比较 ...

补码不就是可以直接计算去平均的么？
转换后还能知道AD输入的正负？

gamalot · 发表于 2016-2-1 20:32:57

PCBBOY1991 发表于 2016-2-1 20:27
补码不就是可以直接计算去平均的么？
转换后还能知道AD输入的正负？

ADC返回的是24位补码，但是C语言里是没有这个数据类型的，要先转换成32位才能进行其他运算

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-1 20:37:33

gamalot 发表于 2016-2-1 20:32
ADC返回的是24位补码，但是C语言里是没有这个数据类型的，要先转换成32位才能进行其他运算 ...

那你的4楼代码是不是少个零？
21楼的代码也是对的吧？

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-1 20:39:35

gamalot 发表于 2016-2-1 14:48
一般就是窗口平滑滤波，取最后N个读取值的平均，稍微复杂一点的可以去掉一个最高值和一个最低值

一般来 ...

可以用滑动滤波，这样速度基本不变的。

gamalot · 发表于 2016-2-1 20:47:47

PCBBOY1991 发表于 2016-2-1 20:37
那你的4楼代码是不是少个零？
21楼的代码也是对的吧？

数了一下，不少0

21楼的代码和4楼的代码本质上是一样的

gamalot · 发表于 2016-2-1 20:48:52

PCBBOY1991 发表于 2016-2-1 20:39
可以用滑动滤波，这样速度基本不变的。

所谓的“窗口滤波”就是“滑动滤波”，一回事儿

不知道你说的速度不变是啥意思 ......

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-1 21:08:05

gamalot 发表于 2016-2-1 20:48
所谓的“窗口滤波”就是“滑动滤波”，一回事儿

不知道你说的速度不变是啥意思 ...... ...

就是平均后的结果的时间和数据更新的时间一样啊，不像取多次平均是数据更新的好多倍。

gamalot · 发表于 2016-2-1 21:23:26

PCBBOY1991 发表于 2016-2-1 21:08
就是平均后的结果的时间和数据更新的时间一样啊，不像取多次平均是数据更新的好多倍。 ...

哦，俺说的就是你说的“滑动滤波”，当参与平均的数据比较多（窗口队列比较长）的时候，反应会变慢

如果既要滤除干扰、平滑噪声，又要输入跳变时反应迅速，就需要加入判断才行 ......

xiaolaba · 发表于 2016-2-2 10:47:04

計算機的強項是即時計算, 而且還要24位的, 移動平均法不合適, 窗口越大越效率差.
做一階或二階的LPF濾波算法才是合適的, 一個當前的輸入量, 一個輸出量, 一個疊代的算法變量, 就三個變數, 不需要更多的RAM, 這個從8位機到64位機都好使

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-2 11:33:13

xiaolaba 发表于 2016-2-2 10:47
計算機的強項是即時計算, 而且還要24位的, 移動平均法不合適, 窗口越大越效率差.
做一階或二階的LPF濾波算 ...

请问能举一个例子吗？

小小苹果 · 发表于 2016-2-2 11:59:55

也关心楼上的问题。

xiaoergao · 发表于 2016-2-2 14:00:32

zouzhichao 发表于 2016-1-31 23:31
借你的代码出个优化简洁版本:
int32_t code;
code = Adc_read_data();

这个办法好，mark一下。24位补码转32位补码。

xiaoergao · 发表于 2016-2-2 14:10:01

lgc150 发表于 2016-2-1 14:54
左移8位再除以256本质不就是右移三位吗？

首先除以256 不是右移，除法会保持符号位不变，右移就不是这样了。
其次，256应该是2^8吧。 <(￣ˇ￣)/

ersha4877 · 发表于 2016-2-2 20:58:47

xiaolaba 发表于 2016-2-2 10:47
計算機的強項是即時計算, 而且還要24位的, 移動平均法不合適, 窗口越大越效率差.
做一階或二階的LPF濾波算 ...

希望给个例子，谢谢

gamalot · 发表于 2016-2-2 21:31:36

xiaolaba 发表于 2016-2-2 10:47
計算機的強項是即時計算, 而且還要24位的, 移動平均法不合適, 窗口越大越效率差.
做一階或二階的LPF濾波算 ...

软件滤波算法常见的就有十余种之多，不能简单地说哪一种更好，而是要看具体情况下哪一种更适合

ilikemcu · 发表于 2016-2-2 22:47:36

老实讲，CS5513的性价比实在不行了，还不如用ADS1232，把内部PGA置1倍，比5513那个不是好了一点点啊，价格也便宜许多。更要命的是5513的输出速率个体误差很大。

双极性AD码，直接把负向满量程值作为0点，所有采集到的数据，统一加上23位的值，统一向上平移，转换到无符号整型变量操作，就方便多了，尤其是51这样的8位机使用起来，速度会快很多。

在51里应用，如果对速度要求高，我常常会把读取AD的变量定义在bdata，再把这个变量的bit23做sbit定义，这样判断AD值的正负极性，就从判断一个32位变量，转成判别一个bit的状态，速度快很多，相关后续处理也会快速简便多了。

xiaoergao · 发表于 2016-2-2 23:31:26

ilikemcu 发表于 2016-2-2 22:47
老实讲，CS5513的性价比实在不行了，还不如用ADS1232，把内部PGA置1倍，比5513那个不是好了一点点啊，价格 ...

你的意思是ad值都加上0x00800000然后再作处理吗？
如果ad真值为-1那么返回数据为FFFFFF 加800000偏移了以后好像不对啊。

kation122 · 发表于 2016-2-2 23:47:02

xiaolaba 发表于 2016-2-2 10:47
計算機的強項是即時計算, 而且還要24位的, 移動平均法不合適, 窗口越大越效率差.
做一階或二階的LPF濾波算 ...

这个软件滤波方法不错，请问能给个参考的代码吗？

zouzhichao · 发表于 2016-2-3 08:45:21

kation122 发表于 2016-2-2 23:47
这个软件滤波方法不错，请问能给个参考的代码吗？

http://www.amobbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5639187&page=1#pid8906258

ilan2003 · 发表于 2016-2-3 09:04:06

int32_t adc;

adc=GetAdc();
adc<<=8;
adc>>=8;
看看有符号的整型移位的规则。

ilan2003 · 发表于 2016-2-3 09:05:27

gamalot 发表于 2016-1-31 23:23
或者先向左移8位，再除以256

这样不需要判断，看上去很有技巧的样子，逼格略高

呵呵俺就是这样做的

ersha4877 · 发表于 2016-2-3 10:38:13

ilikemcu 发表于 2016-2-2 22:47
老实讲，CS5513的性价比实在不行了，还不如用ADS1232，把内部PGA置1倍，比5513那个不是好了一点点啊，价格 ...

可否像 gamalot兄样给个代码参考啊，谢谢

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-3 10:56:49

ilan2003 发表于 2016-2-3 09:04
int32_t adc;

adc=GetAdc();

右移八位和除256的效果是一样的吧？但是前者貌似计算速度更快唉～

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-3 11:00:01

本帖最后由 PCBBOY1991 于 2016-2-3 11:01 编辑

zouzhichao 发表于 2016-2-1 00:07
我就是把你的那个if化简了而已
(code & 0x800000)无非两个结果，0或者0x800000
0: code -= 0

0x1000000 = 0x800000 << 1;
这个是怎么得来的？

擦，看错了，你是对的。

andrew8415 · 发表于 2016-2-3 11:08:23

24位补码转换成32位补码，应该是解决办法

小小苹果 · 发表于 2016-2-3 11:39:17

47楼好办法，

fengyunyu · 发表于 2016-2-3 11:50:17

43楼讲解不错！

gamalot · 发表于 2016-2-3 12:41:09

ilan2003 发表于 2016-2-3 09:04
int32_t adc;

adc=GetAdc();

看了一下，俺之前的代码就是这样写的，利用左移和右移的规则的不同

ilan2003 · 发表于 2016-2-4 19:25:01

PCBBOY1991 发表于 2016-2-3 10:56
右移八位和除256的效果是一样的吧？但是前者貌似计算速度更快唉～

不一样的，有符号的右移，如果最高位是1，补1，如果最高位是0补零，和无符号不一样

PCBBOY1991 · 发表于 2016-2-4 19:38:10

ilan2003 发表于 2016-2-4 19:25
不一样的，有符号的右移，如果最高位是1，补1，如果最高位是0补零，和无符号不一样 ...

恩。
我指的情况就是有符号数里的负数左移八位和除256是一样的吧？

ilan2003 · 发表于 2016-2-4 21:02:24

PCBBOY1991 发表于 2016-2-4 19:38
恩。
我指的情况就是有符号数里的负数左移八位和除256是一样的吧？

右移和除以256一样的

jackwang123 · 发表于 2016-3-13 10:18:47

本帖最后由 jackwang123 于 2016-3-13 10:32 编辑

补码转换成有符号数,然后再取平均值或者滑动滤波.

jackwang123 · 发表于 2016-3-13 10:31:10

ilikemcu 发表于 2016-2-2 22:47
老实讲，CS5513的性价比实在不行了，还不如用ADS1232，把内部PGA置1倍，比5513那个不是好了一点点啊，价格 ...

ilikemcu 老兄说的对,对24位AD研究的比较透彻,不知道在不在上海,有个12路24位AD采集的板子想付费请你优化一下.

ilikemcu · 发表于 2016-3-13 11:10:43

jackwang123 发表于 2016-3-13 10:31
ilikemcu 老兄说的对,对24位AD研究的比较透彻,不知道在不在上海,有个12路24位AD采集的板子想付费请你优 ...

我在上海，但是抱歉，对于这种擦屁股的事情，或者给已经做好了硬件，需要做软件的活儿，我坚决不碰，纯粹的吃力不讨好，还望见谅。

jackwang123 · 发表于 2016-3-13 12:57:29

ilikemcu 发表于 2016-3-13 11:10
我在上海，但是抱歉，对于这种擦屁股的事情，或者给已经做好了硬件，需要做软件的活儿，我坚决不碰，纯粹 ...

不是擦屁股,付费指导一下也可以,帮忙看看电路和布线.
现在是AD的噪声没处理好,布线改来改去已经无能为力了,1个板子上3个CS5532的数据采集20位的精度没问题,但是一个板子上12个AD的数据采集实在是一筹莫展了.
以前是共用晶振,现在分别用晶振精度还是不够.独立使用参考源也不行.
我在金桥这边,如果方便的话,我到你那里请教一下也可以.

lklhzu · 发表于 2018-10-24 09:14:05

gamalot 发表于 2016-1-31 23:16
做个判断就行了，假设是24位ADC

你好，对于楼主的疑问“当负端电平高于正端时，ADC输出的最高位是1，此时如何计算多次测量结果的平均值？”，此时不是应该把得到的补码数据转换成原码再参与计算吗？
按照你给出的这个公式，假如code = Adc_read_data();读到的数据是code=0x812345，那么执行
if ((code & 0x800000) != 0)
{
code -= 0x1000000;
}
后得出code=0xFF812345；不等于0x812345的原码啊？请问是我哪里理解的不对吗？还请指教！

lklhzu · 发表于 2018-10-24 11:50:08

ilikemcu 发表于 2016-2-2 22:47
老实讲，CS5513的性价比实在不行了，还不如用ADS1232，把内部PGA置1倍，比5513那个不是好了一点点啊，价格 ...

大神，你的这句话“双极性AD码，直接把负向满量程值作为0点，所有采集到的数据，统一加上23位的值，统一向上平移，转换到无符号整型变量操作，就方便多了”，加上这句Count=Count^0x800000就可以了吧？
负满量程 0mV 正满量程
0x000000 0x800000 0xffffff

rube · 发表于 2018-10-24 18:02:38

reflecter · 发表于 2018-10-24 20:41:32

是说ADC输入是差分接法，信号有+/-？都24bit了的，为何要做多次（滑动）平均？

Euphonium · 发表于 2018-10-25 13:01:22

zouzhichao 发表于 2016-1-31 23:31
借你的代码出个优化简洁版本:
int32_t code;
code = Adc_read_data();

谢谢你的代码，正好要用到

使用24位ADC差分测量多次，如何计算平均值

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