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使用STM32 的DSP库进行FFT变换 /*
*********************************************************************************************************
FileName:dsp_asm.h
*********************************************************************************************************
*/
#ifndef __DSP_ASM_H__
#define __DSP_ASM_H__
*********************************************************************************************************
* FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*/
void dsp_asm_test(void);
void dsp_asm_init(void);
#endif /* End of module include. */
/*8888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888*/
/*8888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888*/
/*
* FileName:dsp_asm.c
* Author:Bobby.Chen
* Email:heroxx@163.com
* Date:2010-08-11
* Description:This file showes how to use the dsp library in mdk project.
* 使用三角函数生成采样点，供FFT计算
* 进行FFT测试时，按下面顺序调用函数即可：
* dsp_asm_init();
* dsp_asm_test();
*/
#include "stm32f10x.h"
#include "dsp_asm.h"
#include "stm32_dsp.h"
#include "table_fft.h"
#include <stdio.h>
#include <math.h>
/*
*********************************************************************************************************
* LOCAL CONSTANTS
*********************************************************************************************************
*/
#define PI2 6.28318530717959
// Comment the lines that you don't want to use.
// 要模拟FFT，请注释掉其他的预定义
// 此处也可以全部注释掉，在MDK的工程属性->"C/C++"->"Preprocessor Symbols"-"Define:"中添加NPT_XXX项目
// 但是这样做法的缺点是每次修改XXX数据，都会导致MDK下次编译时会编译全部文件，速度太慢。
//#define NPT_64 64
#define NPT_256 256
//#define NPT_1024 1024
// N=64,Fs/N=50Hz,Max(Valid)=1600Hz
// 64点FFt，采样率3200Hz,频率分辨率50Hz，测量最大有效频率1600Hz
#ifdef NPT_64
#define NPT 64
#define Fs 3200
#endif
// N=256,Fs/N=25Hz,Max(Valid)=3200Hz
// 256点FFt，采样率6400Hz,频率分辨率25Hz，测量最大有效频率3200Hz
#ifdef NPT_256
#define NPT 256
#define Fs 6400
#endif
// N=1024,Fs/N=5Hz,Max(Valid)=2560Hz
// 1024点FFt，采样率5120Hz,频率分辨率5Hz，测量最大有效频率2560Hz
#ifdef NPT_1024
#define NPT 1024
#define Fs 5120
#endif
/*
*********************************************************************************************************
* LOCAL GLOBAL VARIABLES
*********************************************************************************************************
*/
extern uint16_t TableFFT[];
long lBUFIN[NPT]; /* Complex input vector */
long lBUFOUT[NPT]; /* Complex output vector */
long lBUFMAG[NPT];/* Magnitude vector */
/*
*********************************************************************************************************
* LOCAL FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*/
void dsp_asm_powerMag(void);
/*
*********************************************************************************************************
* Initialize data tables for lBUFIN
* 模拟采样数据,采样数据中包含3种频率正弦波：50Hz，2500Hz，2550Hz
* lBUFIN数组中，每个单元数据高字(高16位)中存储采样数据的实部，低字(低16位)存储采样数据的虚部(总是为0)
*********************************************************************************************************
*/
void dsp_asm_init()
{
u16 i=0;
float fx;
for(i=0;i<NPT;i++)
{
fx = 4000 * sin(PI2*i*50.0/Fs) + 4000 * sin(PI2*i*2500.0/Fs) + 4000*sin(PI2*i*2550.0/Fs);
lBUFIN = ((s16)fx)<<16;
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* Test FFT,calculate powermag
* 进行FFT变换，并计算各次谐波幅值
*********************************************************************************************************
*/
void dsp_asm_test()
{
// 根据预定义选择合适的FFT函数
#ifdef NPT_64
cr4_fft_64_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
#endif
#ifdef NPT_256
cr4_fft_256_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
#endif
#ifdef NPT_1024
cr4_fft_1024_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
#endif
// 计算幅值
dsp_asm_powerMag();
// printf("No. Freq Power\n");
// for(i=0;i<NPT/2;i++)
// {
// printf("%4d,%4d,%10d,%10d,%10d\n",i,(u16)((float)i*Fs/NPT),lBUFMAG,(lBUFOUT>>16),(lBUFOUT&0xffff));
// }
// printf("*********END**********\r\n");
}
/*
*********************************************************************************************************
* Calculate powermag
* 计算各次谐波幅值
* 先将lBUFOUT分解成实部(X)和虚部(Y)，然后计算赋值(sqrt(X*X+Y*Y)
*********************************************************************************************************
*/
void dsp_asm_powerMag(void)
{
s16 lX,lY;
u32 i;
for(i=0;i<NPT/2;i++)
{
lX = (lBUFOUT << 16) >> 16;
lY = (lBUFOUT >> 16);
{
float X = NPT * ((float)lX) /32768;
float Y = NPT * ((float)lY) /32768;
float Mag = sqrt(X*X + Y*Y)/NPT;
lBUFMAG = (u32)(Mag * 65536);
}
}
}
// 笔者使用的是金牛开发板,CPU为STM32F107VC；JLink V8，MDK-ARM 4.10 // 注意FFT运算结果的对称性，也即256点的运算结果，只有前面128点的数据是有效可用的。
// 64点FFT运算结果图（局部）： ![]()
上图中，数组下标X对应的谐波频率为：N×Fs/64=N×3200/64=N*50Hz. lBUFMAG[1] 对应 50Hz谐波幅值 上图中由于FFT分辨率50HZ，最大只能识别1600Hz谐波，导致结果中出现错误的数据。
// 256点FFT运算结果图（局部）： ![]()
上图中，数组下标X对应的谐波频率为：N×Fs/256=N×6400/256=N*25Hz. lBUFMAG[2] 对应 2×25 =50Hz谐波幅值 lBUFMAG[100] 对应 100×25=2500Hz谐波幅值 lBUFMAG[102] 对应 102×25=2550Hz谐波幅值
// 1024点FFT运算结果图（局部）：
![]()
上图中，数组下标X对应的谐波频率为：N×Fs/1024=N×5120/1024=N*5Hz. lBUFMAG[10] 对应 10×5 =50Hz谐波幅值 lBUFMAG[500] 对应 500×5=2500Hz谐波幅值 lBUFMAG[510] 对应 510×5=2550Hz谐波幅值
该工程中模拟信号源为：4000 * sin(PI2*i*50.0/Fs) + 4000 * sin(PI2*i*2500.0/Fs) + 4000*sin(PI2*i*2550.0/Fs) 信号为1个50Hz、1个2500Hz、1个2550Hz的正弦波混合信号，幅值为均为4000。
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楼主
