基于Scade Suite的數字濾波器設計

李　珅（中國電子科技集團公司第二十研究所,西安710068）

基于Scade Suite的數字濾波器設計

李珅
（中國電子科技集團公司第二十研究所,西安710068）

ScadeSuite是一種基于模型的軟件設計工具，具有軟件開發周期短、代碼調試測試方便等優點。本文提出了一種防抖動數字濾波器的設計方案，并介紹了這種濾波器在ScadeSuite環境下的框架設計及個主要模塊之間和模塊內部的邏輯關系。

ScadeSuite；數字濾波器設計；軟件代碼開發

隨著軟件業的不斷發展，軟件代碼開發量越來越大，軟件文檔編寫，軟件測試、認證等工作大大延長了軟件開發周期。

ScadeSuite是一種經過DO-178B認證的，基于模型的軟件設計工具，它同時集成了代碼生成、設計文檔生成、用例測試等功能。使用這種工具不但可以節省代碼和設計文檔編寫的時間，而且生成的代碼和文檔直接滿足DO-178B認證的要求，從而大大縮短了軟件開發周期和認證周期。

本文介紹了使用ScadeSuite6.3.1實現一個數字濾波器的方法。

1　數字濾波器模型

數字濾波器的模型如下圖1：

比較選擇模塊根據它存儲的50個歷史數據判斷輸入數據是否為奇異值，判斷依據為：如果輸入數據超出以50個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，如果輸入數據落入門限內則為正常值。如果輸入數據為正常值，比較選擇模塊直接輸出輸入數據，將本次輸入數據存入歷史值數組中，并將連續預測計數模塊計數值清零；如果輸入數據為奇異值，比較選擇模塊輸出上一個正常值，并將連續異常計數模塊加1，當連續預測的次數到達門限值（20次）時，復位比較選擇模塊和平滑濾波模塊。

平滑濾波模塊是一個長度為20的滑窗濾波器，每次有新數據到來時將數據存入緩存并輸出均值。

2　濾波器的實現

2.1系統模型

2.1.1接口

本系統有一個輸入值和一個輸出值，在SCADESuite中定義如下圖2：

由圖可見，FilteDDM模塊的接口有兩個變量ddm和ddm20，其中ddm為輸入值，ddm20為輸出值，兩個變量都是real型。

2.1.2模型

系統模型如下圖3：Filter50Control為比較選擇模塊，它有兩個輸出，一個是選擇之后的輸出值（real類型），另一個是當前輸入數據的狀態（Filter50State類型）。由圖3可見，Filter50Control輸出的Filter50State類型變量發送給連續異常計數模塊（ErrorCounter）；輸出的real型變量發送給平滑濾波模塊（Filter20Control）。連續異常計數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輸入和兩個輸出接口，定義如下圖4：

ddm為輸入數據，ddm_f為選擇輸出的結果，FilterState為輸入數據類型（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數據直接傳送給選擇器（Filter_50）進行數據選擇，同時選擇器給出數據狀態（FilterState）和數據選擇結果（ddm_f）。array50是一個數組變量，存儲50個歷史數據，由上一個循環的輸出作為下一循環的輸入。

2.3連續異常計數模塊

2.3.1接口

連續異常計數模塊接口如下圖6：

輸入State表示當前輸入數據狀態，輸出control是重置比較選擇模塊和平滑濾波模塊的信號，為true時重置這兩個模塊，為false時不重置。

2.3.2模型

連續異常計數模塊模型如圖7：

收到Filter50Control模塊發送的State信號后，判斷State是normal還是odd，如果是normal則計數器（counter）清零；如果是odd則計數器加1，計數器的輸出與連續異常門限（FilterResetThreshold）比較，如果計數超出門限值則輸出true信號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）

輸入數據（ddm_f）經平滑濾波器處理得到ddm_s作為輸出數據。Array20是一個20長度的數組，存儲20個歷史數據，由上一循環的輸

出作為下一循環的輸入。

3　結束語

本文介紹了一種在ScadeSuite6.3.1環境下實現數字濾波器的方法，經真實數據測試該濾波器效果較好，輸出數據抖動較輸入數據有明顯減小。本次設計過程充分體現了ScadeSuite的優勢：軟件模塊劃分清晰，開發周期短，文檔生成迅速完整。在以后的軟件發工作中，ScadeSuite可能會發揮能大的作用。

[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，軟件項目負責人，數字信號處理。