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/*A、名稱：限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）B、方法：    根據經驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設為A），    每次檢測到新值時判斷：    如果本次值與上次值之差<=A，則本次值有效，    如果本次值與上次值之差>A，則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值。C、優點：    能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。D、缺點：    無法抑制那種周期性的干擾。    平滑度差。E、整理：shenhAIyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;int Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子  Value = 300;}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Value = Filter_Value;          // 最近一次有效采樣的值，該變量為全局變量  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）#define FILTER_A 1int Filter() {  int NewValue;  NewValue = Get_AD();  if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))    return Value;  else    return NewValue;}

/*A、名稱：中位值濾波法B、方法：    連續采樣N次（N取奇數），把N次采樣值按大小排列，    取中間值為本次有效值。C、優點：    能有效克服因偶然因素引起的波動干擾；    對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果。D、缺點：    對流量、速度等快速變化的參數不宜。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 中位值濾波法#define FILTER_N 101int Filter() {  int filter_buf[FILTER_N];  int i, j;  int filter_temp;  for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {    filter_buf[i] = Get_AD();    delay(1);  }  // 采樣值從小到大排列（冒泡法）  for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) {    for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) {      if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {        filter_temp = filter_buf[i];        filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];        filter_buf[i + 1] = filter_temp;      }    }  }  return filter_buf[(FILTER_N - 1) / 2];}

/*A、名稱：算術平均濾波法B、方法：    連續取N個采樣值進行算術平均運算：    N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低；    N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高；    N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4。C、優點：    適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波；    這種信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動。D、缺點：    對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用；    比較浪費RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 算術平均濾波法#define FILTER_N 12int Filter() {  int i;  int filter_sum = 0;  for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {    filter_sum += Get_AD();    delay(1);  }  return (int)(filter_sum / FILTER_N);}

/*A、名稱：遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）B、方法：    把連續取得的N個采樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為N，    每次采樣到一個新數據放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數據（先進先出原則），    把隊列中的N個數據進行算術平均運算，獲得新的濾波結果。    N值的選取：流量，N=12；壓力，N=4；液面，N=4-12；溫度，N=1-4。C、優點：    對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高；    適用于高頻振蕩的系統。D、缺點：    靈敏度低，對偶然出現的脈沖性干擾的抑制作用較差；    不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差；    不適用于脈沖干擾比較嚴重的場合；    比較浪費RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）#define FILTER_N 12int filter_buf[FILTER_N + 1];int Filter() {  int i;  int filter_sum = 0;  filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();  for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {    filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有數據左移，低位仍掉    filter_sum += filter_buf[i];  }  return (int)(filter_sum / FILTER_N);}

/*A、名稱：中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）B、方法：    采一組隊列去掉最大值和最小值后取平均值，    相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”。    連續采樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值，    然后計算N-2個數據的算術平均值。    N值的選取：3-14。C、優點：    融合了“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”兩種濾波法的優點。    對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由其所引起的采樣值偏差。    對周期干擾有良好的抑制作用。    平滑度高，適于高頻振蕩的系統。D、缺點：    計算速度較慢，和算術平均濾波法一樣。    比較浪費RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）（算法1）#define FILTER_N 100int Filter() {  int i, j;  int filter_temp, filter_sum = 0;  int filter_buf[FILTER_N];  for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {    filter_buf[i] = Get_AD();    delay(1);  }  // 采樣值從小到大排列（冒泡法）  for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++) {    for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++) {      if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1]) {        filter_temp = filter_buf[i];        filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];        filter_buf[i + 1] = filter_temp;      }    }  }  // 去除最大最小極值后求平均  for(i = 1; i < FILTER_N - 1; i++) filter_sum += filter_buf[i];  return filter_sum / (FILTER_N - 2);}

//  中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）（算法2）/*#define FILTER_N 100int Filter() {  int i;  int filter_sum = 0;  int filter_max, filter_min;  int filter_buf[FILTER_N];  for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {    filter_buf[i] = Get_AD();    delay(1);  }  filter_max = filter_buf[0];  filter_min = filter_buf[0];  filter_sum = filter_buf[0];  for(i = FILTER_N - 1; i > 0; i--) {    if(filter_buf[i] > filter_max)      filter_max=filter_buf[i];    else if(filter_buf[i] < filter_min)      filter_min=filter_buf[i];    filter_sum = filter_sum + filter_buf[i];    filter_buf[i] = filter_buf[i - 1];  }  i = FILTER_N - 2;  filter_sum = filter_sum - filter_max - filter_min + i / 2; // +i/2 的目的是為了四舍五入  filter_sum = filter_sum / i;  return filter_sum;}*/

/*A、名稱：限幅平均濾波法B、方法：    相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”；    每次采樣到的新數據先進行限幅處理，    再送入隊列進行遞推平均濾波處理。C、優點：    融合了兩種濾波法的優點；    對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。D、缺點：    比較浪費RAM。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
#define FILTER_N 12int Filter_Value;int filter_buf[FILTER_N];
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子  filter_buf[FILTER_N - 2] = 300;}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 限幅平均濾波法#define FILTER_A 1int Filter() {  int i;  int filter_sum = 0;  filter_buf[FILTER_N - 1] = Get_AD();  if(((filter_buf[FILTER_N - 1] - filter_buf[FILTER_N - 2]) > FILTER_A) || ((filter_buf[FILTER_N - 2] - filter_buf[FILTER_N - 1]) > FILTER_A))    filter_buf[FILTER_N - 1] = filter_buf[FILTER_N - 2];  for(i = 0; i < FILTER_N - 1; i++) {    filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];    filter_sum += filter_buf[i];  }  return (int)filter_sum / (FILTER_N - 1);}

/*A、名稱：一階滯后濾波法B、方法：    取a=0-1，本次濾波結果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結果。C、優點：    對周期性干擾具有良好的抑制作用；    適用于波動頻率較高的場合。D、缺點：    相位滯后，靈敏度低；    滯后程度取決于a值大小；    不能消除濾波頻率高于采樣頻率1/2的干擾信號。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;int Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子  Value = 300;}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 一階滯后濾波法#define FILTER_A 0.01int Filter() {  int NewValue;  NewValue = Get_AD();  Value = (int)((float)NewValue * FILTER_A + (1.0 - FILTER_A) * (float)Value);  return Value;}

/*A、名稱：加權遞推平均濾波法B、方法：    是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權；    通常是，越接近現時刻的數據，權取得越大。    給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低。C、優點：    適用于有較大純滯后時間常數的對象，和采樣周期較短的系統。D、缺點：    對于純滯后時間常數較小、采樣周期較長、變化緩慢的信號；    不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 加權遞推平均濾波法#define FILTER_N 12int coe[FILTER_N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};    // 加權系數表int sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12; // 加權系數和int filter_buf[FILTER_N + 1];int Filter() {  int i;  int filter_sum = 0;  filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();  for(i = 0; i < FILTER_N; i++) {    filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有數據左移，低位仍掉    filter_sum += filter_buf[i] * coe[i];  }  filter_sum /= sum_coe;  return filter_sum;}

/*A、名稱：消抖濾波法B、方法：    設置一個濾波計數器，將每次采樣值與當前有效值比較：    如果采樣值=當前有效值，則計數器清零；    如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N（溢出）；    如果計數器溢出，則將本次值替換當前有效值，并清計數器。C、優點：    對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果；    可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動。D、缺點：    對于快速變化的參數不宜；    如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值導入系統。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;int Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子  Value = 300;}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 消抖濾波法#define FILTER_N 12int i = 0;int Filter() {  int new_value;  new_value = Get_AD();  if(Value != new_value) {    i++;    if(i > FILTER_N) {      i = 0;      Value = new_value;    }  }  else    i = 0;  return Value;}

/*A、名稱：限幅消抖濾波法B、方法：    相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”；    先限幅，后消抖。C、優點：    繼承了“限幅”和“消抖”的優點；    改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導入系統。D、缺點：    對于快速變化的參數不宜。E、整理：shenhaiyu 2013-11-01*/
int Filter_Value;int Value;
void setup() {  Serial.begin(9600);       // 初始化串口通信  randomSeed(analogRead(0)); // 產生隨機種子  Value = 300;}
void loop() {  Filter_Value = Filter();       // 獲得濾波器輸出值  Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出  delay(50);}
// 用于隨機產生一個300左右的當前值int Get_AD() {  return random(295, 305);}
// 限幅消抖濾波法#define FILTER_A 1#define FILTER_N 5int i = 0;int Filter() {  int NewValue;  int new_value;  NewValue = Get_AD();  if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))    new_value = Value;  else    new_value = NewValue;  if(Value != new_value) {    i++;    if(i > FILTER_N) {      i = 0;      Value = new_value;    }  }  else    i = 0;  return Value;}

#include <Wire.h> // I2C library, gyroscope
// Accelerometer ADXL345#define ACC (0x53)    //ADXL345 ACC address#define A_TO_READ (6)        //num of bytes we are going to read each time (two bytes for each axis)

// Gyroscope ITG3200 #define GYRO 0x68 // gyro address, binary = 11101000 when AD0 is connected to Vcc (see schematics of your breakout board)#define G_SMPLRT_DIV 0x15   #define G_DLPF_FS 0x16   #define G_INT_CFG 0x17#define G_PWR_MGM 0x3E
#define G_TO_READ 8 // 2 bytes for each axis x, y, z

// offsets are chip specific. int a_offx = 0;int a_offy = 0;int a_offz = 0;
int g_offx = 0;int g_offy = 0;int g_offz = 0;////////////////////////
////////////////////////char str[512]; 
void initAcc() {  //Turning on the ADXL345  writeTo(ACC, 0x2D, 0);        writeTo(ACC, 0x2D, 16);  writeTo(ACC, 0x2D, 8);  //by default the device is in +-2g range reading}
void getAccelerometerData(int* result) {  int regAddress = 0x32;    //first axis-acceleration-data register on the ADXL345  byte buff[A_TO_READ];    readFrom(ACC, regAddress, A_TO_READ, buff); //read the acceleration data from the ADXL345    //each axis reading comes in 10 bit resolution, ie 2 bytes.  Least Significat Byte first!!  //thus we are converting both bytes in to one int  result[0] = (((int)buff[1]) << 8) | buff[0] + a_offx;     result[1] = (((int)buff[3]) << 8) | buff[2] + a_offy;  result[2] = (((int)buff[5]) << 8) | buff[4] + a_offz;}
//initializes the gyroscopevoid initGyro(){  /*****************************************  * ITG 3200  * power management set to:  * clock select = internal oscillator  *     no reset, no sleep mode  *   no standby mode  * sample rate to = 125Hz  * parameter to +/- 2000 degrees/sec  * low pass filter = 5Hz  * no interrupt  ******************************************/  writeTo(GYRO, G_PWR_MGM, 0x00);  writeTo(GYRO, G_SMPLRT_DIV, 0x07); // EB, 50, 80, 7F, DE, 23, 20, FF  writeTo(GYRO, G_DLPF_FS, 0x1E); // +/- 2000 dgrs/sec, 1KHz, 1E, 19  writeTo(GYRO, G_INT_CFG, 0x00);}

void getGyroscopeData(int * result){  /**************************************  Gyro ITG-3200 I2C  registers:  temp MSB = 1B, temp LSB = 1C  x axis MSB = 1D, x axis LSB = 1E  y axis MSB = 1F, y axis LSB = 20  z axis MSB = 21, z axis LSB = 22  *************************************/
  int regAddress = 0x1B;  int temp, x, y, z;  byte buff[G_TO_READ];    readFrom(GYRO, regAddress, G_TO_READ, buff); //read the gyro data from the ITG3200    result[0] = ((buff[2] << 8) | buff[3]) + g_offx;  result[1] = ((buff[4] << 8) | buff[5]) + g_offy;  result[2] = ((buff[6] << 8) | buff[7]) + g_offz;  result[3] = (buff[0] << 8) | buff[1]; // temperature  }

float xz=0,yx=0,yz=0;float p_xz=1,p_yx=1,p_yz=1;float q_xz=0.0025,q_yx=0.0025,q_yz=0.0025;float k_xz=0,k_yx=0,k_yz=0;float r_xz=0.25,r_yx=0.25,r_yz=0.25;  //int acc_temp[3];  //float acc[3];  int acc[3];  int gyro[4];  float Axz;  float Ayx;  float Ayz;  float t=0.025;void setup(){  Serial.begin(9600);  Wire.begin();  initAcc();  initGyro();  }
//unsigned long timer = 0;//float o;void loop(){    getAccelerometerData(acc);  getGyroscopeData(gyro);  //timer = millis();  sprintf(str, "%d,%d,%d,%d,%d,%d", acc[0],acc[1],acc[2],gyro[0],gyro[1],gyro[2]);    //acc[0]=acc[0];  //acc[2]=acc[2];  //acc[1]=acc[1];  //r=sqrt(acc[0]*acc[0]+acc[1]*acc[1]+acc[2]*acc[2]);  gyro[0]=gyro[0]/ 14.375;  gyro[1]=gyro[1]/ (-14.375);  gyro[2]=gyro[2]/ 14.375;       Axz=(atan2(acc[0],acc[2]))*180/PI;  Ayx=(atan2(acc[0],acc[1]))*180/PI;  /*if((acc[0]!=0)&&(acc[1]!=0))    {      Ayx=(atan2(acc[0],acc[1]))*180/PI;    }    else    {      Ayx=t*gyro[2];    }*/  Ayz=(atan2(acc[1],acc[2]))*180/PI;     //kalman filter  calculate_xz();  calculate_yx();  calculate_yz();    //sprintf(str, "%d,%d,%d", xz_1, xy_1, x_1);  //Serial.print(xz);Serial.print(",");  //Serial.print(yx);Serial.print(",");  //Serial.print(yz);Serial.print(",");  //sprintf(str, "%d,%d,%d,%d,%d,%d", acc[0],acc[1],acc[2],gyro[0],gyro[1],gyro[2]);  //sprintf(str, "%d,%d,%d",gyro[0],gyro[1],gyro[2]);    Serial.print(Axz);Serial.print(",");    //Serial.print(Ayx);Serial.print(",");    //Serial.print(Ayz);Serial.print(",");  //Serial.print(str);  //o=gyro[2];//w=acc[2];  //Serial.print(o);Serial.print(",");  //Serial.print(w);Serial.print(",");  Serial.print("n");
    //delay(50);}void calculate_xz(){
 xz=xz+t*gyro[1]; p_xz=p_xz+q_xz; k_xz=p_xz/(p_xz+r_xz); xz=xz+k_xz*(Axz-xz); p_xz=(1-k_xz)*p_xz;}void calculate_yx(){    yx=yx+t*gyro[2];  p_yx=p_yx+q_yx;  k_yx=p_yx/(p_yx+r_yx);  yx=yx+k_yx*(Ayx-yx);  p_yx=(1-k_yx)*p_yx;
}void calculate_yz(){  yz=yz+t*gyro[0];  p_yz=p_yz+q_yz;  k_yz=p_yz/(p_yz+r_yz);  yz=yz+k_yz*(Ayz-yz);  p_yz=(1-k_yz)*p_yz; }

//---------------- Functions//Writes val to address register on ACCvoid writeTo(int DEVICE, byte address, byte val) {   Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC    Wire.write(address);        // send register address   Wire.write(val);        // send value to write   Wire.endTransmission(); //end transmission}

//reads num bytes starting from address register on ACC in to buff arrayvoid readFrom(int DEVICE, byte address, int num, byte buff[]) {  Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC   Wire.write(address);        //sends address to read from  Wire.endTransmission(); //end transmission    Wire.beginTransmission(DEVICE); //start transmission to ACC  Wire.requestFrom(DEVICE, num);    // request 6 bytes from ACC    int i = 0;  while(Wire.available())    //ACC may send less than requested (abnormal)  {     buff[i] = Wire.read(); // receive a byte    i++;  }  Wire.endTransmission(); //end transmission}