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如何调用stm32采集的数据计算

keros@mark 2023-03-18 资讯中心

如何使用STM32提供的DSP库进行FFT

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。

stm32如何通过rs485进行数据采集

STM32是无法直接实现RS485总线的,你可以通过下面方式来实现:

选择STM32内部的一个UART部件,作为串行的接口;

将该UART信号线连接到一个485的驱动芯片,如MAX485,实现电平的转换,这样就可以实现RS485总线了。

上述是实现了RS485的物理层面功能,以这个为基础,通过设计相应的数据格式,就可以实现RS485的数据采集了。

使用stm32同时采集了用电器电流和电压数据。 请问如何求出它的有功功率和无功功率?

通过采样值用傅立叶级数公式求出基波电流电压幅值和相位,按交流电路的有功无功公式计算就可以了。

stm32单片机多路数据采集系统的采集函数问题

将8个通道写进规则通道,使用规则通道转换,不过要注意规则通道共用一个数据寄存器,读取要及时,或者也可以用DMA模式

stm32采集完电压后如何计算THD?

对采集的数据做FFT变换,再按定义计算。或者傅立叶级数公式算出基波I1和初相,变成正弦表达式,再从波形数据中减去基波,In,THD=In/I。

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