用CCS编程软件,这是TI公1司DSP的程序编译环境,和C语言编译环境类似,容易上p手3。但是,你在编程的时候最好能找一y些例程来看,这样学起来比0较快,如果你有C语言编程的基础的话就更好了p。另外,硬件方6面需要编程器和开h发板,需要安装驱动。当然,也j可以6不h用硬件编程,CCS有模拟的功能,它利用计1算机的内3存作为8DSP存储器来实现,但是,这种方8法不s能验证你的程序能否在硬件上m正常工z作,是初学者入e门m的最好方4法。 j郡kなwan∮m¢撷u薛écvёkな
以一个实例来介绍如何使用STM32提供的DSP库函数进行FFT。
1.FFT运算效率
使用STM32官方提供的DSP库进行FFT,虽然在使用上有些不灵活(因为它是基4的FFT,所以FFT的点数必须是4^n),但其执行效率确实非常高效,看图1所示的FFT运算效率测试数据便可见一斑。该数据来自STM32 DSP库使用文档。
图1 FFT运算效率测试数据
由图1可见,在STM32F10x系列处理器上,如果使用72M的系统主频,进行64点的FFT运算,仅仅需要0.078ms而已。如果是进行1024点的FFT运算,也才需要2.138ms。
2.如何使用STM32提供的DSP库函数
2.1下载STM32的DSP库
大家可以从网上搜索下载得到STM32的DSP库,这里提供一个下载的地址:
;RootFolder=%2fpublic%2fSTe2ecommunities%2fmcu%2fLists%2fcortex%5fmx%5fstm32%2fSTM32F10x%20DSP%20library%2c%20where%20is%20it
2.2添加DSP库到自己的工程项目中
下载得到STM32的DSP库之后,就可以将其添加到自己的工程项目中了。
其中,inc文件夹下的stm32_dsp.h和table_fft.h两个文件是必须添加的。stm32_dsp.h是STM32的DSP库的头文件。
src文件夹下的文件可以有选择的添加(用到那个添加那个即可)。因为我只用到了256点的FFT,所以这里我只添加了cr4_fft_256_stm32.s文件。添加完成后的项目框架如图2所示。
图2 项目框架
2.3模拟采样数据
根据采样定理,采样频率必须是被采样信号最高频率的2倍。这里,我要采集的是音频信号,音频信号的频率范围是20Hz到20KHz,所以我使用的采用频率是44800Hz。那么在进行256点FFT时,将得到44800Hz / 256 = 175Hz的频率分辨率。
为了验证FFT运算结果的正确性,这里我模拟了一组采样数据,并将该采样数据存放到了long类型的lBufInArray数组中,且该数组中每个元素的高16位存储采样数据的实部,低16位存储采样数据的虚部(总是为0)。
为什么要这样做呢?是因为后面要调用STM32的DSP库函数,需要传入的参数规定了必须是这样的数据格式。
下面是具体的实现代码:
1 /******************************************************************
2 函数名称:InitBufInArray()
3 函数功能:模拟采样数据,采样数据中包含3种频率正弦波(350Hz,8400Hz,18725Hz)
4 参数说明:
5 备 注:在lBufInArray数组中,每个数据的高16位存储采样数据的实部,
6 低16位存储采样数据的虚部(总是为0)
7 作者:博客园 依旧淡然()
8 *******************************************************************/
9 void InitBufInArray()
10 {
11 unsigned short i;
12 float fx;
13 for(i=0; iNPT; i++)
14 {
15 fx = 1500 * sin(PI2 * i * 350.0 / Fs) +
16 2700 * sin(PI2 * i * 8400.0 / Fs) +
17 4000 * sin(PI2 * i * 18725.0 / Fs);
18 lBufInArray[i] = ((signed short)fx) 16;
19 }
20 }
其中,NPT是采样点数256,PI2是2π(即6.28318530717959),Fs是采样频率44800。可以看到采样数据中包含了3种频率的正弦波,分别为350Hz,8400Hz和18725Hz。
2.4调用DSP库函数进行FFT
进行256点的FFT,只需要调用STM32 DSP库函数中的cr4_fft_256_stm32()函数即可。该函数的原型为:
void cr4_fft_256_stm32(void *pssOUT, void *pssIN, uint16_t Nbin);
其中,参数pssOUT表示FFT输出数组指针,参数pssIN表示要进行FFT运算的输入数组指针,参数Nbin表示了点数。至于该函数的具体实现,因为是用汇编语言编写的,我也不懂,这里就不妄谈了。
下面是具体的调用实例:
cr4_fft_256_stm32(lBufOutArray, lBufInArray, NPT);
其中,参数lBufOutArray同样是一个long类型的数组,参数lBufInArray就是存放模拟采样数据的采样数组,NPT为采样点数256。
调用该函数之后,在lBufOutArray数组中就存放了进行FFT运算之后的结果数据。该数组中每个元素的数据格式为;高16位存储虚部,低16位存储实部。
2.5计算各次谐波幅值
得到FFT运算之后的结果数据之后,就可以计算各次谐波的幅值了。
下面是具体的实现代码:
1 /******************************************************************
2 函数名称:GetPowerMag()
3 函数功能:计算各次谐波幅值
4 参数说明:
5 备注:先将lBufOutArray分解成实部(X)和虚部(Y),然后计算幅值(sqrt(X*X+Y*Y)
6 作者:博客园 依旧淡然()
7 *******************************************************************/
8 void GetPowerMag()
9 {
10 signed short lX,lY;
11 float X,Y,Mag;
12 unsigned short i;
13 for(i=0; iNPT/2; i++)
14 {
15 lX = (lBufOutArray[i] 16) 16;
16 lY = (lBufOutArray[i] 16);
17 X = NPT * ((float)lX) / 32768;
18 Y = NPT * ((float)lY) / 32768;
19 Mag = sqrt(X * X + Y * Y) / NPT;
20 if(i == 0)
21 lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 32768);
22 else
23 lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 65536);
24 }
25 }
其中,数组lBufMagArray存储了各次谐波的幅值。
记录问题:
如果不初始化arm_cfft_instance_f32FFT算出数据无效
小容量产品 用DSP官方库方法 调用arm_cfft_init_f32初始化结构体函数时由于引入arm_common_table.c可能没有优化引入过多的东西导致链接阶段flash放不下
..\OBJ\IIC.axf: Error: L6406E: No space in execution regions with .ANY selector matching usenofp.o(x$fpl$usenofp).
类似以上报错
分析原因:
可能调用arm_cfft_init_f32会引进其他文件包含大数组,导致flash不够用
解决方案:
手动初始化arm_cfft_instance_f32数组
//注销初始化函数手动初始化 最好直接把数组复制出来重命名
介绍数组内容
bitRevLength = armBitRevIndexTable256_miy的长度
fftLen fft采样点数
pTwiddle 手动引用数组,按对应名字 arm_common_table.c 里找twiddleCoef_xxx
pBitRevTable 手动引用数组,按对应名字 arm_common_table.c 里找 armBitRevIndexTablexxx
具体调试通过的工程分享在网盘:
链接:
提取码:83ya
过期可联系邮箱2502797718@qq.com
使用
在STM32中对信号进行FFT运算首先需要在程序文件中添加DSP库并将其文件夹加入程序中其中包括头文件与arm_cortexM4lf_math.lib在keil中需要进行如下操作。
1.最简单的方法:
public static String reverse1(String str)
{
return new StringBuffer(str).reverse().toString();
}
2.最常用的方法:
public static String reverse3(String s)
{
char[] array = s.toCharArray();
String reverse = ""; //注意这是空串,不是null
for (int i = array.length - 1; i = 0; i--)
reverse += array[i];
return reverse;
}
3.常用方法的变形:
public static String reverse2(String s)
{
int length = s.length();
String reverse = ""; //注意这是空串,不是null
for (int i = 0; i length; i++)
reverse = s.charAt(i) + reverse;//在字符串前面连接, 而非常见的后面
return reverse;
}
4.C语言中常用的方法:
public static String reverse5(String orig)
{
char[] s = orig.toCharArray();
int n = s.length - 1;
int halfLength = n / 2;
for (int i = 0; i = halfLength; i++) {
char temp = s[i];
s[i] = s[n - i];
s[n - i] = temp;
}
return new String(s); //知道 char数组和String相互转化
}
学stm32汇编不是必须会用的,但是如果懂汇编,会使你写的c程序有更好的执行效率。
内容拓展:
一、在嵌入式开发中C语言和汇编两种语言相比。汇编作为低级语言,是仅次于机器语言和硬件联系最紧密的语言;而C语言,严格的说也只能算是半个高级语言,相对于其他高级语言来说。
二、这两者比较直观的差异是:汇编语言的实时性非常好,但可读性差,可移植性不强;相反,C语言的可读性强,可移植性高,但实时性相对汇编比较差。
三、利用C语言编写单片机程序,不用考虑程序的初始化地址,不用考虑ACC,PSW以及工作寄存器的保护,不用考虑溢出进位CY。而汇编这些都需要考虑到。
四、当然c语言的简单与方便这是汇编不能比的,个人觉得把单片机c语言和汇编语言结合来编成是最好的。在需要很精确的地方就嵌套一个汇编的子程序,其他就用c语言。
本文标签:stm32FFT的C库与汇编