| /* ----------------------------------------------------------------------  | 
|  * Project:      CMSIS DSP Library  | 
|  * Title:        arm_iir_lattice_q31.c  | 
|  * Description:  Q31 IIR lattice filter processing function  | 
|  *  | 
|  * $Date:        27. January 2017  | 
|  * $Revision:    V.1.5.1  | 
|  *  | 
|  * Target Processor: Cortex-M cores  | 
|  * -------------------------------------------------------------------- */  | 
| /*  | 
|  * Copyright (C) 2010-2017 ARM Limited or its affiliates. All rights reserved.  | 
|  *  | 
|  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0  | 
|  *  | 
|  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the License); you may  | 
|  * not use this file except in compliance with the License.  | 
|  * You may obtain a copy of the License at  | 
|  *  | 
|  * www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0  | 
|  *  | 
|  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software  | 
|  * distributed under the License is distributed on an AS IS BASIS, WITHOUT  | 
|  * WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.  | 
|  * See the License for the specific language governing permissions and  | 
|  * limitations under the License.  | 
|  */  | 
|   | 
| #include "arm_math.h"  | 
|   | 
| /**  | 
|  * @ingroup groupFilters  | 
|  */  | 
|   | 
| /**  | 
|  * @addtogroup IIR_Lattice  | 
|  * @{  | 
|  */  | 
|   | 
| /**  | 
|  * @brief Processing function for the Q31 IIR lattice filter.  | 
|  * @param[in] *S points to an instance of the Q31 IIR lattice structure.  | 
|  * @param[in] *pSrc points to the block of input data.  | 
|  * @param[out] *pDst points to the block of output data.  | 
|  * @param[in] blockSize number of samples to process.  | 
|  * @return none.  | 
|  *  | 
|  * @details  | 
|  * <b>Scaling and Overflow Behavior:</b>  | 
|  * \par  | 
|  * The function is implemented using an internal 64-bit accumulator.  | 
|  * The accumulator has a 2.62 format and maintains full precision of the intermediate multiplication results but provides only a single guard bit.  | 
|  * Thus, if the accumulator result overflows it wraps around rather than clip.  | 
|  * In order to avoid overflows completely the input signal must be scaled down by 2*log2(numStages) bits.  | 
|  * After all multiply-accumulates are performed, the 2.62 accumulator is saturated to 1.32 format and then truncated to 1.31 format.  | 
|  */  | 
|   | 
| void arm_iir_lattice_q31(  | 
|   const arm_iir_lattice_instance_q31 * S,  | 
|   q31_t * pSrc,  | 
|   q31_t * pDst,  | 
|   uint32_t blockSize)  | 
| {  | 
|   q31_t fcurr, fnext = 0, gcurr = 0, gnext;      /* Temporary variables for lattice stages */  | 
|   q63_t acc;                                     /* Accumlator */  | 
|   uint32_t blkCnt, tapCnt;                       /* Temporary variables for counts */  | 
|   q31_t *px1, *px2, *pk, *pv;                    /* Temporary pointers for state and coef */  | 
|   uint32_t numStages = S->numStages;             /* number of stages */  | 
|   q31_t *pState;                                 /* State pointer */  | 
|   q31_t *pStateCurnt;                            /* State current pointer */  | 
|   | 
|   blkCnt = blockSize;  | 
|   | 
|   pState = &S->pState[0];  | 
|   | 
|   | 
| #if defined (ARM_MATH_DSP)  | 
|   | 
|   /* Run the below code for Cortex-M4 and Cortex-M3 */  | 
|   | 
|   /* Sample processing */  | 
|   while (blkCnt > 0U)  | 
|   {  | 
|     /* Read Sample from input buffer */  | 
|     /* fN(n) = x(n) */  | 
|     fcurr = *pSrc++;  | 
|   | 
|     /* Initialize state read pointer */  | 
|     px1 = pState;  | 
|     /* Initialize state write pointer */  | 
|     px2 = pState;  | 
|     /* Set accumulator to zero */  | 
|     acc = 0;  | 
|     /* Initialize Ladder coeff pointer */  | 
|     pv = &S->pvCoeffs[0];  | 
|     /* Initialize Reflection coeff pointer */  | 
|     pk = &S->pkCoeffs[0];  | 
|   | 
|   | 
|     /* Process sample for first tap */  | 
|     gcurr = *px1++;  | 
|     /* fN-1(n) = fN(n) - kN * gN-1(n-1) */  | 
|     fnext = __QSUB(fcurr, (q31_t) (((q63_t) gcurr * (*pk)) >> 31));  | 
|     /* gN(n) = kN * fN-1(n) + gN-1(n-1) */  | 
|     gnext = __QADD(gcurr, (q31_t) (((q63_t) fnext * (*pk++)) >> 31));  | 
|     /* write gN-1(n-1) into state for next sample processing */  | 
|     *px2++ = gnext;  | 
|     /* y(n) += gN(n) * vN  */  | 
|     acc += ((q63_t) gnext * *pv++);  | 
|   | 
|     /* Update f values for next coefficient processing */  | 
|     fcurr = fnext;  | 
|   | 
|     /* Loop unrolling.  Process 4 taps at a time. */  | 
|     tapCnt = (numStages - 1U) >> 2;  | 
|   | 
|     while (tapCnt > 0U)  | 
|     {  | 
|   | 
|       /* Process sample for 2nd, 6th .. taps */  | 
|       /* Read gN-2(n-1) from state buffer */  | 
|       gcurr = *px1++;  | 
|       /* fN-2(n) = fN-1(n) - kN-1 * gN-2(n-1) */  | 
|       fnext = __QSUB(fcurr, (q31_t) (((q63_t) gcurr * (*pk)) >> 31));  | 
|       /* gN-1(n) = kN-1 * fN-2(n) + gN-2(n-1) */  | 
|       gnext = __QADD(gcurr, (q31_t) (((q63_t) fnext * (*pk++)) >> 31));  | 
|       /* y(n) += gN-1(n) * vN-1  */  | 
|       /* process for gN-5(n) * vN-5, gN-9(n) * vN-9 ... */  | 
|       acc += ((q63_t) gnext * *pv++);  | 
|       /* write gN-1(n) into state for next sample processing */  | 
|       *px2++ = gnext;  | 
|   | 
|       /* Process sample for 3nd, 7th ...taps */  | 
|       /* Read gN-3(n-1) from state buffer */  | 
|       gcurr = *px1++;  | 
|       /* Process sample for 3rd, 7th .. taps */  | 
|       /* fN-3(n) = fN-2(n) - kN-2 * gN-3(n-1) */  | 
|       fcurr = __QSUB(fnext, (q31_t) (((q63_t) gcurr * (*pk)) >> 31));  | 
|       /* gN-2(n) = kN-2 * fN-3(n) + gN-3(n-1) */  | 
|       gnext = __QADD(gcurr, (q31_t) (((q63_t) fcurr * (*pk++)) >> 31));  | 
|       /* y(n) += gN-2(n) * vN-2  */  | 
|       /* process for gN-6(n) * vN-6, gN-10(n) * vN-10 ... */  | 
|       acc += ((q63_t) gnext * *pv++);  | 
|       /* write gN-2(n) into state for next sample processing */  | 
|       *px2++ = gnext;  | 
|   | 
|   | 
|       /* Process sample for 4th, 8th ...taps */  | 
|       /* Read gN-4(n-1) from state buffer */  | 
|       gcurr = *px1++;  | 
|       /* Process sample for 4th, 8th .. taps */  | 
|       /* fN-4(n) = fN-3(n) - kN-3 * gN-4(n-1) */  | 
|       fnext = __QSUB(fcurr, (q31_t) (((q63_t) gcurr * (*pk)) >> 31));  | 
|       /* gN-3(n) = kN-3 * fN-4(n) + gN-4(n-1) */  | 
|       gnext = __QADD(gcurr, (q31_t) (((q63_t) fnext * (*pk++)) >> 31));  | 
|       /* y(n) += gN-3(n) * vN-3  */  | 
|       /* process for gN-7(n) * vN-7, gN-11(n) * vN-11 ... */  | 
|       acc += ((q63_t) gnext * *pv++);  | 
|       /* write gN-3(n) into state for next sample processing */  | 
|       *px2++ = gnext;  | 
|   | 
|   | 
|       /* Process sample for 5th, 9th ...taps */  | 
|       /* Read gN-5(n-1) from state buffer */  | 
|       gcurr = *px1++;  | 
|       /* Process sample for 5th, 9th .. taps */  | 
|       /* fN-5(n) = fN-4(n) - kN-4 * gN-1(n-1) */  | 
|       fcurr = __QSUB(fnext, (q31_t) (((q63_t) gcurr * (*pk)) >> 31));  | 
|       /* gN-4(n) = kN-4 * fN-5(n) + gN-5(n-1) */  | 
|       gnext = __QADD(gcurr, (q31_t) (((q63_t) fcurr * (*pk++)) >> 31));  | 
|       /* y(n) += gN-4(n) * vN-4  */  | 
|       /* process for gN-8(n) * vN-8, gN-12(n) * vN-12 ... */  | 
|       acc += ((q63_t) gnext * *pv++);  | 
|       /* write gN-4(n) into state for next sample processing */  | 
|       *px2++ = gnext;  | 
|   | 
|       tapCnt--;  | 
|   | 
|     }  | 
|   | 
|     fnext = fcurr;  | 
|   | 
|     /* If the filter length is not a multiple of 4, compute the remaining filter taps */  | 
|     tapCnt = (numStages - 1U) % 0x4U;  | 
|   | 
|     while (tapCnt > 0U)  | 
|     {  | 
|       gcurr = *px1++;  | 
|       /* Process sample for last taps */  | 
|       fnext = __QSUB(fcurr, (q31_t) (((q63_t) gcurr * (*pk)) >> 31));  | 
|       gnext = __QADD(gcurr, (q31_t) (((q63_t) fnext * (*pk++)) >> 31));  | 
|       /* Output samples for last taps */  | 
|       acc += ((q63_t) gnext * *pv++);  | 
|       *px2++ = gnext;  | 
|       fcurr = fnext;  | 
|   | 
|       tapCnt--;  | 
|   | 
|     }  | 
|   | 
|     /* y(n) += g0(n) * v0 */  | 
|     acc += (q63_t) fnext *(  | 
|   *pv++);  | 
|   | 
|     *px2++ = fnext;  | 
|   | 
|     /* write out into pDst */  | 
|     *pDst++ = (q31_t) (acc >> 31U);  | 
|   | 
|     /* Advance the state pointer by 4 to process the next group of 4 samples */  | 
|     pState = pState + 1U;  | 
|     blkCnt--;  | 
|   | 
|   }  | 
|   | 
|   /* Processing is complete. Now copy last S->numStages samples to start of the buffer  | 
|      for the preperation of next frame process */  | 
|   | 
|   /* Points to the start of the state buffer */  | 
|   pStateCurnt = &S->pState[0];  | 
|   pState = &S->pState[blockSize];  | 
|   | 
|   tapCnt = numStages >> 2U;  | 
|   | 
|   /* copy data */  | 
|   while (tapCnt > 0U)  | 
|   {  | 
|     *pStateCurnt++ = *pState++;  | 
|     *pStateCurnt++ = *pState++;  | 
|     *pStateCurnt++ = *pState++;  | 
|     *pStateCurnt++ = *pState++;  | 
|   | 
|     /* Decrement the loop counter */  | 
|     tapCnt--;  | 
|   | 
|   }  | 
|   | 
|   /* Calculate remaining number of copies */  | 
|   tapCnt = (numStages) % 0x4U;  | 
|   | 
|   /* Copy the remaining q31_t data */  | 
|   while (tapCnt > 0U)  | 
|   {  | 
|     *pStateCurnt++ = *pState++;  | 
|   | 
|     /* Decrement the loop counter */  | 
|     tapCnt--;  | 
|   };  | 
|   | 
| #else  | 
|   | 
|   /* Run the below code for Cortex-M0 */  | 
|   /* Sample processing */  | 
|   while (blkCnt > 0U)  | 
|   {  | 
|     /* Read Sample from input buffer */  | 
|     /* fN(n) = x(n) */  | 
|     fcurr = *pSrc++;  | 
|   | 
|     /* Initialize state read pointer */  | 
|     px1 = pState;  | 
|     /* Initialize state write pointer */  | 
|     px2 = pState;  | 
|     /* Set accumulator to zero */  | 
|     acc = 0;  | 
|     /* Initialize Ladder coeff pointer */  | 
|     pv = &S->pvCoeffs[0];  | 
|     /* Initialize Reflection coeff pointer */  | 
|     pk = &S->pkCoeffs[0];  | 
|   | 
|     tapCnt = numStages;  | 
|   | 
|     while (tapCnt > 0U)  | 
|     {  | 
|       gcurr = *px1++;  | 
|       /* Process sample */  | 
|       /* fN-1(n) = fN(n) - kN * gN-1(n-1) */  | 
|       fnext =  | 
|         clip_q63_to_q31(((q63_t) fcurr -  | 
|                          ((q31_t) (((q63_t) gcurr * (*pk)) >> 31))));  | 
|       /* gN(n) = kN * fN-1(n) + gN-1(n-1) */  | 
|       gnext =  | 
|         clip_q63_to_q31(((q63_t) gcurr +  | 
|                          ((q31_t) (((q63_t) fnext * (*pk++)) >> 31))));  | 
|       /* Output samples */  | 
|       /* y(n) += gN(n) * vN  */  | 
|       acc += ((q63_t) gnext * *pv++);  | 
|       /* write gN-1(n-1) into state for next sample processing */  | 
|       *px2++ = gnext;  | 
|       /* Update f values for next coefficient processing */  | 
|       fcurr = fnext;  | 
|   | 
|       tapCnt--;  | 
|     }  | 
|   | 
|     /* y(n) += g0(n) * v0 */  | 
|     acc += (q63_t) fnext *(  | 
|   *pv++);  | 
|   | 
|     *px2++ = fnext;  | 
|   | 
|     /* write out into pDst */  | 
|     *pDst++ = (q31_t) (acc >> 31U);  | 
|   | 
|     /* Advance the state pointer by 1 to process the next group of samples */  | 
|     pState = pState + 1U;  | 
|     blkCnt--;  | 
|   | 
|   }  | 
|   | 
|   /* Processing is complete. Now copy last S->numStages samples to start of the buffer  | 
|      for the preperation of next frame process */  | 
|   | 
|   /* Points to the start of the state buffer */  | 
|   pStateCurnt = &S->pState[0];  | 
|   pState = &S->pState[blockSize];  | 
|   | 
|   tapCnt = numStages;  | 
|   | 
|   /* Copy the remaining q31_t data */  | 
|   while (tapCnt > 0U)  | 
|   {  | 
|     *pStateCurnt++ = *pState++;  | 
|   | 
|     /* Decrement the loop counter */  | 
|     tapCnt--;  | 
|   }  | 
|   | 
| #endif /*   #if defined (ARM_MATH_DSP) */  | 
|   | 
| }  | 
|   | 
|   | 
|   | 
|   | 
| /**  | 
|  * @} end of IIR_Lattice group  | 
|  */  |