STM32F4 Timer+ADC+DMA+FFT的理解与应用

只看该作者 · 2023-8-27 18:04

将信号接入信号采集的引脚，这里是PF3脚 ADC3_IN9。运行程序观察串口打印的数据。这里我将AD值和幅值都打印了出来。我们先来看看AD值下的图形：

只看该作者 · 2023-8-27 18:04

很明显，通过数Excel画出来的这个正弦波周期个数可知正好是8个，满足公式:

采到的被采信号周期数：NT = t/T = 0.008s/0.001s = 8

只看该作者 · 2023-8-27 18:04

打印的AD值：

只看该作者 · 2023-8-27 18:04

一个周期采到32个点，满足公式：

一个被采信号周期的被采到的点数：fs/f = 32 000Hz/1000Hz = 32

只看该作者 · 2023-8-27 18:04

顺便再看一下峰值大概在3750左右，根据公式：

Voltage = AD_Value*3.3V/4096

只看该作者 · 2023-8-27 18:04

只看该作者 · 2023-8-27 18:04

和我们输入的峰值3V的信号差不太多。

只看该作者 · 2023-8-27 18:05

接下来看一下幅度谱的情况：

只看该作者 · 2023-8-27 18:05

前文已经提及过，幅度谱的负半轴是没有什么作用的，所以这里只有原点(直流分量)和正半轴的数据。现在我们来分析一下红框框住的数据：
0:处就是所说的直流分量。因为这里我们是拿AD值计算的FFT，所以输出的值也是类似于AD值，所以我们又可以用：Voltage = AD_Value*3.3V/4096 计算可得1.504，满足我们所设置的偏移量也就是直流分量。
8:处就是我们的1KHz的幅度信息了。为什么会是8呢？我们又根据前文的分析：

频谱图频率分辨率：f0 = fs/NPT = 32 000Hz/256 = 125Hz

只看该作者 · 2023-8-27 18:05

在这里的意思就是横坐标一格代表125Hz，而我们是1000Hz的信号，自然在第8个点的位置了（1000Hz/125Hz=8）。

再来看幅值信息，通过公式Voltage = AD_Value*3.3V/4096发现差不多也是1.5V左右。但这只是一半，所以在1KHz处的幅度是1.5*2=3V。

只看该作者 · 2023-8-27 18:05

它的幅度谱长这样：

只看该作者 · 2023-8-27 18:05

输入2KHz 0V到3V(即幅度：3V，偏移：1.5V)
这一次我们换成2KHz的试试看。

只看该作者 · 2023-8-27 18:06

对于2KHz的信号，采到信号的16个周期，也是满足此公式的：

采到的被采信号周期数：NT = t/T

只看该作者 · 2023-8-27 18:06

对于2KHz的信号，一个周期采到16个点，也是满足此公式的：

一个被采信号周期的被采到的点数：fs/f = 32 000Hz/2000Hz = 16

只看该作者 · 2023-8-27 18:06

只看该作者 · 2023-8-27 18:06

只看该作者 · 2023-8-27 18:06

这里为什么会在第16个点，想必大家也能够理解了。(2000Hz/125Hz=16)
这里提一嘴：对于1KHz的信号，基波频率是1KHz，二次谐波是2KHz，三次谐波是3KHz。也就是第8，第16，第24个点。

只看该作者 · 2023-8-27 18:06

输入125Hz 0V到3V(即幅度：3V，偏移：1.5V)
这里我们尝试直接输入f0=125Hz。

只看该作者 · 2023-8-27 18:07

只看该作者 · 2023-8-27 18:07