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cr4_fft_1024_stm32.s

keros@mark 2023-03-18 资讯中心

请教STM32F4 的DSP库 FFT运算的问题.求高手指点

代码如下;

int32_t main(void)

{

for(index=0;index2048;index++)

{

testInput_f32_10khz[index]= 100*sin(3.14*index/512);

}

arm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);

arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32_10khz, testOutput, fftSize);

arm_max_f32(testOutput, fftSize, maxValue, testIndex);

for(index=0;index1024;index++)

{

printf("index%d =%d\r\n",index,(u32)testOutput[index]);

}

while(1); /* main function does not return */

}

1. 如果2048个点,我直接取正弦波的值,那么打印出来是

index2 =72203

index1022 =72647

貌似是对称的。。。

for(index=0;index2048;index++)

{

testInput_f32_10khz[index]= 100*sin(3.14*index/512);

}

2.但是如果2048个点,我按照下面方式

for(index=0;index2048;index++)

{

if(index%2==0)

testInput_f32_10khz[index]= 100*sin(3.14*index/512);

else

testInput_f32_10khz[index]= 100*cos(3.14*index/512);

}

那么测试出来是

index1022 =102399

不对称。。。

3.如果我虚部为0,实部位正弦值:

for(index=0;index2048;index++)

{

if(index%2==0)

testInput_f32_10khz[index]= 100*sin(3.14*index/512);

else

testInput_f32_10khz[index]= 0;

}

出来是

index2 =51212

index1022 =51212

是对称的。。

stm32f4的DSP库可以做4096点FFT吗

可以,函数 arm_cfft_radix4_init_f32,用于初始化 FFT 运算相关参数,其中: fftLen 用于指

定 FFT 长度(16/64/256/1024/4096)

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调试不应进入.s启动文件

STM32的FLASH地址起始于0x08000000,程序文件就从此地址开始写入。

此外STM32内部通过“中断向量表”来响应中断,程序启动后,将首先从“中断向量表”取出复位中断向量执行复位中断程序完成启动,而“中断向量表”的起始地址是0x08000004,当中断来临,STM32的内部硬件机制亦会自动将PC指针定位到“中断向量表”处,并根据中断源取出对应的中断向量执行中断服务程序。

include目录 libraries目录 rvmdk目录 source目录这些目录下放的是啥东西

1.首先建立工程目录,假设为STM32_NEW

2.在该目录下建立RVMDK子目录,用来存放MDK工程以及编译生成的文件和调试信息

3.在RVMDK目录下建立2个子目录:output和listing

4.将从ST官网下载的STM32F10x_StdPeriph_Driver V3.3.0压缩中的Libraries并解压缩,拷贝Libraries目录到工程目录下(STM32_NEW).

5.如果要用到DSP库,请安装DSP库后将安装目录下Libraries目录下的STM32F10x_DSP_Lib文件夹复制到Libraries\ (这里没有用)

这个时候的目录结构如下:

--STM32_NEW

| --RVMDK

|--Libraries

|--CMSIS

|--STM32F10x_StdPeriph_Driver

6.打开MDK,选择菜单“Project”-"New μVision Project",将工程名设置为"STM32"保存工程到,STM32_NEW\RVMDK目录下,根据实际情况选择对应的CPU型号,我这里选择STM32F107VC。

在弹出窗体"Copy STM32 Startup Code to Project Folder and Add File to Poject"中选择"否"

7.右键单击工程名称,打开"Manage Components"窗体,或点击工具栏上的品字图标。

将Project Targets下的"Target 1"改名为"STM32"

清空"Groups"下项目,并新建"libraries","RVMDK",,"CMSIS","USR"条目

点击"确定",关闭窗体

8.为""RVMDK"文件夹添加文件,对"RVMDK"单击右键,选择"Add Files to Group"RVMDK""

将..\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm目录下的所有.s文件添加到RVMDK组下面

根据CPU类型,选择合适的启动文件。

例如对于STM32F107VC选择startup_stm32f10x_cl.s文件。

其他的.s文件,逐一对其点右键,选择"Options for File xxxx",在""Properties"选项卡下取消"Include in Target Build"前的勾选。

(原文件名:1.JPG) 引用图片

9.为CMSIS添加下面的文件:

..\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport\core_cm3.c

..\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\system_stm32f10x.c

10.为"libraries"添加下面的文件(也可以加全部库文件):

..\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\src\misc.c

..\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\stm32f10x_gpio.c

..\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\stm32f10x_flash.c

..\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\stm32f10x_rcc.c

根据自己工程要用到的功能,添加其他驱动文件

11.为DSP添加下面的文件: (没有处理)

..\Libraries\STM32F10x_DSP_Lib\src\asm\arm\cr4_fft_64_stm32.s

..\Libraries\STM32F10x_DSP_Lib\src\asm\arm\cr4_fft_256_stm32.s

..\Libraries\STM32F10x_DSP_Lib\src\asm\arm\cr4_fft_1024_stm32.s

12.新建main.c文件,该文件存入STM32_NEW目录,并添加该文件到工程的"App"组

13.从StdPeriph_Drvier库的例子中拷贝以下文件到STM32_NEW目录:

"stm32f10x_it.c"

"stm32f10x_it.h"

"stm32f10x_conf.h" //该文件不是系统自带的,在Include Paths下设置,否则会报错

将stm32f10x_it.c添加到工程的"USR"组中

(原文件名:2.jpg) 引用图片

14.打开工程属性窗口,或点击工具栏上的魔术棒图标

1)在output选项卡下Select Folder for Objects按钮,设置output目录为:RVMDK\output

2)在listing选项卡下select Folder for Listings按钮,设置listings目录为:RVMDK\listing

3)在C/C++选项卡下设置预处理符号 "USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F10X_CL" ,不要加这个(STM32F10X_CL),否则编译会出错:error: #20:identifier "RCC_PLLSource_HSE_Div1" is undefined。

STM32F10X_CL 这个符号需要根据CPU类型选择。

在Include Paths下设置:

..\; (非常重要,否则要出错,会使用到系统自带的头文件)

..\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport;

..\Libraries\CMSIS\CM3DeviceSupport\ST\STM32F10x;

..\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\inc;

..\Libraries\STM32F10x_DSP_Lib\inc

本文标签:cr4_fft_1024_stm32.s

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