[PIC®/AVR®/dsPIC®产品] 基于PIC18F27Q84的FFT函数的示例代码

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 楼主| yiy 发表于 2023-5-23 22:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
以下是一个基于PIC18F27Q84的FFT函数的示例代码,用于通过一路ADC输入实现FFT,并通过串口打印输出:
  1. #include <xc.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <math.h>

  5. // 配置串口
  6. void UART_Init() {
  7.     // 配置波特率为9600
  8.     SPBRGH = 0;
  9.     SPBRGL = 25;
  10.    
  11.     // 使能串口发送和接收
  12.     TXSTAbits.TXEN = 1;
  13.     RCSTAbits.CREN = 1;
  14.    
  15.     // 配置为8位数据,无校验位
  16.     TXSTAbits.TX9 = 0;
  17.     RCSTAbits.RX9 = 0;
  18.    
  19.     // 配置为异步模式
  20.     TXSTAbits.SYNC = 0;
  21.    
  22.     // 配置为高波特率模式
  23.     BAUDCONbits.BRG16 = 0;
  24.    
  25.     // 使能串口模块
  26.     RCSTAbits.SPEN = 1;
  27. }

  28. // 配置ADC
  29. void ADC_Init() {
  30.     // 配置引脚为模拟输入
  31.     ANSELAbits.ANSELA0 = 1;
  32.    
  33.     // 配置为右对齐,参考电压为VDD
  34.     ADCON1bits.FMT = 0;
  35.     ADCON1bits.VCFG = 0;
  36.    
  37.     // 使能ADC模块
  38.     ADCON0bits.ADON = 1;
  39. }

  40. // 获取ADC采样值
  41. unsigned int ADC_Sample() {
  42.     ADCON0bits.GO = 1;    // 启动ADC转换
  43.    
  44.     while (ADCON0bits.GO);    // 等待转换完成
  45.    
  46.     return (ADRESH << 8) | ADRESL;    // 返回采样值
  47. }

  48. // 执行FFT计算
  49. void FFT(unsigned int* data, unsigned int N) {
  50.     // 执行FFT计算的代码
  51.    
  52.     // 这里只是一个示例,实际的FFT算法实现需要根据你的具体需求进行编写
  53. }

  54. int main() {
  55.     // 初始化串口和ADC
  56.     UART_Init();
  57.     ADC_Init();
  58.    
  59.     // 定义用于存储ADC采样数据的数组
  60.     unsigned int adcData[256];
  61.    
  62.     while (1) {
  63.         // 采样ADC数据
  64.         for (int i = 0; i < 256; i++) {
  65.             adcData[i] = ADC_Sample();
  66.         }
  67.         
  68.         // 执行FFT计算
  69.         FFT(adcData, 256);
  70.         
  71.         // 打印FFT结果
  72.         for (int i = 0; i < 256; i++) {
  73.             printf("FFT[%d] = %u\r\n", i, adcData[i]);
  74.         }
  75.         
  76.         __delay_ms(1000);    // 延时1秒
  77.     }
  78.    
  79.     return 0;
  80. }
实际的FFT算法实现需要根据你的具体需求进行编写,并可能需要使用相关的数学库函数。
同时,你还需要根据具体的FFT算法来进行计算。在示例代码中的FFT函数中,你需要添加实际的FFT算法代码。

FFT算法是一个复杂的数学算法,包含复数运算和离散傅里叶变换的计算步骤。由于FFT算法的实现超出了这个简单的回答范围,我无法在这里提供完整的FFT算法代码。

  1. #include <math.h>
  2. #include <complex.h>

  3. #define PI 3.14159265358979323846

  4. void FFT(unsigned int* data, unsigned int N) {
  5.     if (N <= 1)
  6.         return;

  7.     unsigned int half_N = N / 2;
  8.     unsigned int k;
  9.     unsigned int i;
  10.     unsigned int j;

  11.     // 分离偶数和奇数部分
  12.     unsigned int even[half_N];
  13.     unsigned int odd[half_N];
  14.     for (i = 0, j = 0; i < N; i += 2, j++) {
  15.         even[j] = data[i];
  16.         odd[j] = data[i + 1];
  17.     }

  18.     // 递归计算偶数和奇数部分的FFT
  19.     FFT(even, half_N);
  20.     FFT(odd, half_N);

  21.     // 合并FFT结果
  22.     for (i = 0; i < half_N; i++) {
  23.         unsigned int complex W = cexp(-2 * PI * i / N * I);

  24.         unsigned int temp = odd[i] * W;

  25.         data[i] = even[i] + temp;
  26.         data[i + half_N] = even[i] - temp;
  27.     }
  28. }
这个简化版本的FFT函数使用了复数类型(unsigned int complex)来进行计算。请注意,这里使用的是C99标准中的复数类型,你可能需要在编译器中启用相关的选项来支持复数类型。如果你的编译器不支持C99的复数类型,你可以使用自定义的复数结构体来代替。

这个函数使用递归的方式进行FFT计算,并基于DIT蝶形算法来实现计算的过程。需要传递一个数据数组data和数据的长度N给函数,其中N应该是2的幂次方。函数将在原始数组中进行原地计算,结果将存储在data数组中。

请注意,这只是一个简化的FFT函数示例,可能需要根据你的具体需求进行调整和优化。另外,为了正确使用该函数,你可能需要包含相关的头文件和进行必要的配置和初始化,如使用复数类型和调整数据的格式。

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