【华大测评】FFT测试
HC32F460使用CMSIS v5.7.0中的DSP库arm_cortexM4l_math.lib和arm_cortexM4lf_math.lib进行FFT测试。时钟为200MHz，开启FLASH Cache：分别测试arm_cfft_f32、arm_cfft_radix2_f32、arm_cfft_radix4_f32、arm_rfft_fast_f32的执行效率。测试程序如下：
/*******************************************************************************
* Copyright (C) 2020, Huada Semiconductor Co., Ltd. All rights reserved.
*
* This software component is licensed by HDSC under BSD 3-Clause license
* (the "License"); You may not use this file except in compliance with the
* License. You may obtain a copy of the License at:
* opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
*/
/******************************************************************************/
/** \file main.c
**
** \brief This sample demonstrates how to set GPIO as output function.
**
** - 2021-04-16 CDT first version for Device Driver Library of GPIO.
**
******************************************************************************/
/*******************************************************************************
* Include files
******************************************************************************/
#include "hc32_ddl.h"
#include "ev_hc32f460_lqfp100_v1.h"
#include "TIM_Measure.h"
#include "arm_math.h"
#include "arm_const_structs.h"
/*******************************************************************************
* Local type definitions ('typedef')
******************************************************************************/
/*******************************************************************************
* Local pre-processor symbols/macros ('#define')
******************************************************************************/
#define LENGTH 1024
#define DOUBLE_LENGTH 2*LENGTH
#define FS 5000.0f
/*******************************************************************************
* Global variable definitions (declared in header file with 'extern')
******************************************************************************/
/*******************************************************************************
* Local function prototypes ('static')
******************************************************************************/
/*******************************************************************************
* Local variable definitions ('static')
******************************************************************************/
float t = 0.0f;
float CFFT_Inputbuf; //FFT输入数组
float CFFT_Outputbuf; //FFT输出数组
float CFFT_x2_Inputbuf; //FFT输入数组
float CFFT_x2_Outputbuf; //FFT输出数组
float CFFT_x4_Inputbuf; //FFT输入数组
float CFFT_x4_Outputbuf; //FFT输出数组
float RFFT_Inputbuf; //FFT输入数组
float RFFT_Outputbuf; //FFT输出数组
float RFFT_Output_buf; //FFT输出数组
/*******************************************************************************
* Function implementation - global ('extern') and local ('static')
******************************************************************************/
/**
*******************************************************************************
** \briefMain function of GPIO output
**
** \paramNone
**
** \retval int32_t Return value, if needed
**
******************************************************************************/
int32_t main(void)
{
int i = 0;
stc_clk_freq_t stc_clk;
arm_rfft_fast_instance_f32 S1;
arm_cfft_radix2_instance_f32 S2;
arm_cfft_radix4_instance_f32 S4;
BSP_CLK_Init();
DDL_PrintfInit(BSP_PRINTF_DEVICE, BSP_PRINTF_BAUDRATE, BSP_PRINTF_PortInit);
TIM_Measure_Init();
CLK_GetClockFreq(&stc_clk);
DDL_Printf("System Clock: %dMHz\n",stc_clk.sysclkFreq/1000/1000);
DDL_Printf("\n");
for(i = 0;i < LENGTH;i++)
{
CFFT_Inputbuf = 10 + 4.5*arm_sin_f32(2*PI*i*200/ FS)+ 3.2*arm_sin_f32(2*PI*i*350/ FS);
CFFT_Inputbuf[(i << 1) + 1] = 0;
CFFT_x2_Inputbuf = 10 + 4.5*arm_sin_f32(2*PI*i*200/ FS)+ 3.2*arm_sin_f32(2*PI*i*350/ FS);
CFFT_x2_Inputbuf[(i << 1) + 1] = 0;
CFFT_x4_Inputbuf = 10 + 4.5*arm_sin_f32(2*PI*i*200/ FS)+ 3.2*arm_sin_f32(2*PI*i*350/ FS);
CFFT_x4_Inputbuf[(i << 1) + 1] = 0;
RFFT_Inputbuf = 10 + 4.5*arm_sin_f32(2*PI*i*200/ FS)+ 3.2*arm_sin_f32(2*PI*i*350/ FS);
}
while(1)
{
TIM_Measure_Start();
arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024,CFFT_Inputbuf,0,1);
TIM_Measure_Stop();
t = Get_Time();
DDL_Printf("arm_cfft_f32 use time: %fus\n",t*1000.0f);
arm_cmplx_mag_f32(CFFT_Inputbuf,CFFT_Outputbuf,LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at base: %f,actual is 10\n",CFFT_Outputbuf/LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at 200Hz: %f,actual is 4.5\n",CFFT_Outputbuf[(unsigned int)(200*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("calc amp at 350Hz: %f,actual is 3.2\n",CFFT_Outputbuf[(unsigned int)(350*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("\n");
arm_cfft_radix2_init_f32(&S2,LENGTH,0,1);
TIM_Measure_Start();
arm_cfft_radix2_f32(&S2,CFFT_x2_Inputbuf);
TIM_Measure_Stop();
t = Get_Time();
DDL_Printf("arm_cfft_radix2_f32 use time: %fus\n",t*1000.0f);
arm_cmplx_mag_f32(CFFT_x2_Inputbuf,CFFT_x2_Outputbuf,LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at base: %f,actual is 10\n",CFFT_x2_Outputbuf/LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at 200Hz: %f,actual is 4.5\n",CFFT_x2_Outputbuf[(unsigned int)(200*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("calc amp at 350Hz: %f,actual is 3.2\n",CFFT_x2_Outputbuf[(unsigned int)(350*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("\n");
arm_cfft_radix4_init_f32(&S4,LENGTH,0,1);
TIM_Measure_Start();
arm_cfft_radix4_f32(&S4,CFFT_x4_Inputbuf);
TIM_Measure_Stop();
t = Get_Time();
DDL_Printf("arm_cfft_radix4_f32 use time: %fus\n",t*1000.0f);
arm_cmplx_mag_f32(CFFT_x4_Inputbuf,CFFT_x4_Outputbuf,LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at base: %f,actual is 10\n",CFFT_x4_Outputbuf/LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at 200Hz: %f,actual is 4.5\n",CFFT_x4_Outputbuf[(unsigned int)(200*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("calc amp at 350Hz: %f,actual is 3.2\n",CFFT_x4_Outputbuf[(unsigned int)(350*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("\n");
arm_rfft_fast_init_f32(&S1,LENGTH);
TIM_Measure_Start();
arm_rfft_fast_f32(&S1,RFFT_Inputbuf,RFFT_Outputbuf,0);
TIM_Measure_Stop();
t = Get_Time();
DDL_Printf("arm_rfft_fast_f32 use time: %fus\n",t*1000.0f);
arm_cmplx_mag_f32(RFFT_Outputbuf,RFFT_Output_buf,LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at base: %f,actual is 10\n",RFFT_Output_buf/LENGTH);
DDL_Printf("calc amp at 200Hz: %f,actual is 4.5\n",RFFT_Output_buf[(unsigned int)(200*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("calc amp at 350Hz: %f,actual is 3.2\n",RFFT_Output_buf[(unsigned int)(350*LENGTH/FS) + 1]/(LENGTH/2.0f));
DDL_Printf("\n");
while(1);
};
}
/*******************************************************************************
* EOF (not truncated)
******************************************************************************/
不开启FPU:
开启FPU:
可以看出FPU和FLASH Cache对结果影响很大。不知为什么arm_rfft_fast_f32始终不能得到正确结果。
fft对时钟的最低要求是多快的呢 执行效率的影响因素一般都有哪些呢 fft运行的时间如何能够精确的测量呢 做fft的测试一定要使用flash才能完成吗
想要实现fft的计算 除了对频率 有要求外 对其他硬件有米有要求呢
我们都可以通过哪些数据来评测fft呢
200MHZ主频还是已经很不错了 在交流信号测量中会用到FFT算法。 这个对时钟还有要求吗 标准主频就是200M吗？ CMSIS DSP库中提供了FFT函数 HC32F460使用CMSIS v5.7.0中的DSP库arm_cortexM4l_math.lib和arm_cortexM4lf_math.lib进行FFT测试。 建议使用非特定于硬件的库函数 交流信号测量有效值等参数就是用FFT算法 启用了FPU？ #include<stdio.h>
#include "arm_math.h"
#define SAMPLES 128
float32_t input;
float32_t output;
int main(void) {
arm_rfft_fast_instance_f32 S;
arm_status status;
// 初始化实数FFT实例
status = arm_rfft_fast_init_f32(&S, SAMPLES);
if (status != ARM_MATH_SUCCESS) {
printf("Error initializing FFT\n");
return 1;
}
// 生成输入信号（例如正弦波）
for (int i = 0; i < SAMPLES; i++) {
input = sin(2 * PI * i / SAMPLES);
}
// 执行实数FFT
arm_rfft_fast_f32(&S, input, output, 0);
// 输出结果
for (int i = 0; i < SAMPLES; i++) {
printf("%d: %f\n", i, output);
}
return 0;
} arm_cortexM4l_math.lib和arm_cortexM4lf_math.lib分别是为带有浮点运算的Cortex-M4处理器和带浮点运算的Cortex-M4F处理器优化的。 参考CMSIS DSP库的官方文档和示例代码，可以帮助你更快地理解和使用库中的功能。 可以在任何Cortex-M处理器上运行
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