如何使用STM32提供的DSP库进行FFT

只看该作者 · 2024-2-28 23:02

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STM32DSP库使用文档。

图1FFT运算效率测试数据

2.如何使用STM32提供的DSP库函数

大家可以从网上搜索下载得到STM32的DSP库。

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。

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。

2.3模拟采样数据

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)。

下面是具体的实现代码：

2 函数名称:InitBufInArray()

4 参数说明:

6 低16位存储采样数据的虚部(总是为0)

9 void InitBufInArray()

11 unsigned short i;

15 fx = 1500 * sin(PI2 * i * 350.0 / Fs) +

17 4000 * sin(PI2 * i * 18725.0 / Fs);

19 }

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。

进行256点的FFT，只需要调用STM32DSP库函数中的cr4_fft_256_stm32()函数即可。该函数的原型为：

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。

cr4_fft_256_stm32(lBufOutArray,lBufInArray,NPT);

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。

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。

1 /******************************************************************

3 函数功能:计算各次谐波幅值

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)

8 void GetPowerMag()

10 signed short lX,lY;

12 unsigned short i;

13 for(i=0; i<npt 2;="" i++)

14 {

16 lY = (lBufOutArray >> 16);

18 Y = NPT * ((float)lY) / 32768;

20 if(i == 0)

22 else

24 }

其中，数组lBufMagArray存储了各次谐波的幅值。

只看该作者 · 2024-2-29 10:29

在加上FPU就更舒服了

只看该作者 · 2024-2-29 13:32

包含必要的头文件，如stm32_dsp.h、arm_math.h 和 table_fft.h 等，以便调用相应的函数和结构体。

只看该作者 · 2024-2-29 13:33

根据需要计算的FFT点数，分配足够的内存用于存储输入信号样本和输出结果。因为STM32的DSP库实现的FFT通常是基于固定长度且长度是2的幂次方，所以要确保采样点数满足这个要求。

只看该作者 · 2024-2-29 13:33

在项目的编译选项中，将“Math”库替换为“CMSIS DSP”库，确保在项目链接设置中包含了DSP库。

只看该作者 · 2024-2-29 17:09

fft我都是超网上写好的

只看该作者 · 2024-2-29 19:37

自己不会写，一般都是抄

只看该作者 · 2024-2-29 21:46

你可以直接使用cubemx来进行配置，这种配置比较简单，而且基本上是可用的

只看该作者 · 2024-3-1 20:00

需要下载STM32的DSP库，并将其添加到自己的工程项目中。确保添加必要的头文件，如stm32_dsp.h和table_fft.h。这些头文件包含进行FFT所需的函数和定义。

1万 · 2024-3-1 20:23

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "arm_math.h"
// 定义FFT长度
#define FFT_LENGTH 256
// 用于存储ADC采样值的数组
float32_t inputSamples[FFT_LENGTH];
// 用于存储FFT结果的数组
float32_t fftOutput[FFT_LENGTH];
void SystemInit(void)
{
// 初始化HAL库和ADC
// ...
}
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemInit();
// 配置ADC和定时器
// ...
while (1)
{
      // 读取ADC采样值
      // ...
      // 填充FFT输入数组
      arm_cfft_sR_init_f32(&fftHandle, FFT_LENGTH);
      // 执行FFT
      arm_cfft_sR_f32(&fftHandle, inputSamples, fftOutput);
      // 处理FFT结果
      // ...
}
}

只看该作者 · 2024-3-2 00:58

#include "arm_math.h"

static arm_cfft_instance_f32 S_CFFT;

void FFT_Init(void)
{
arm_cfft_radix4_instance_f32 *S = &S_CFFT;

arm_cfft_radix4_init_f32(S, 1024);
}

void FFT_Process(float32_t *data)
{
arm_cfft_radix4_f32(S, data);
}