使用STM32提供的DSP库进行FFT

只看该作者 · 2024-7-26 19:46

FFT官方库的使用条件
FFT官方库在使用上并不灵活：属于基4的FFT，即FFT点数必须是4^n。也就是说，如果要做512点或2048点的FFT，那么对不起，没法使用官方库了；
FFT官方库的输入输出是等长的，即256点的FFT输入也必须是256点，如果你的输入小于这个长度，是没有任何性能提升的。

FFT官方库的使用
准备工作
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。

其中，stm32_dsp.h和table_fft.h两个文件是必须添加的。stm32_dsp.h是STM32的DSP库的头文件。

另外，对于**.s文件可以有选择的添加**（用到那个添加那个即可）。由于本文只用到了256点的FFT，所以这里只添加了cr4_fft_256_stm32.s文件。

FFT函数说明
进行256点的FFT，只需要调用STM32 DSP库函数中的cr4_fft_256_stm32()函数即可。该函数的原型为：

void cr4_fft_256_stm32(void *pssOUT, void *pssIN, uint16_t Nbin);
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。

需要说明的是：按照FFT官方库的说明，pssOUT和pssIN都必须是32位的数据类型，其中高16位存储实部，低16位存储虚部。对于pssIN来说，低16位存储的虚部总是为0。

代码实例
假设ADC采样的声音数据为adc_buf[NPT]，FFT运算的输入数组为lBufInArray[NPT]。由于FFT计算出来的数据是对称的，因此通常而言输出数组取一半的数据，为lBufOutArray[NPT/2]。除此之外，还定义各次谐波幅值lBufMagArray[NPT/2]。即：

#define NPT 256

uint32_t adc_buf[NPT]={0};
long lBufInArray[NPT];
long lBufOutArray[NPT/2];
long lBufMagArray[NPT/2];
调用FFT官方库的代码为：

//填充数组
for(i=0;i<NPT;i++)
//这里因为单片机的ADC只能测正的电压所以需要前级加直流偏执
//加入直流偏执后，需要在软件上减去2048即一半，达到负半周期测量的目的（需要根据具体情况来进行配置）
lBufInArray[i] = ((signed short)(adc_buf[i]-2048)) << 16;

cr4_fft_256_stm32(lBufOutArray, lBufInArray, NPT);
同时，计算各次谐波幅值的函数为：
void GetPowerMag()
{
signed short lX,lY;
float X,Y,Mag;
unsigned short i;
for(i=0; i<NPT/2; i++)
{
      lX  = (lBufOutArray[i] << 16) >> 16;
      lY  = (lBufOutArray[i] >> 16);

      //除以32768再乘65536是为了符合浮点数计算规律
      X = NPT * ((float)lX) / 32768;
      Y = NPT * ((float)lY) / 32768;
      Mag = sqrt(X * X + Y * Y) / NPT;
      if(i == 0)
         lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 32768);
      else
         lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 65536);
}
}
https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/90116695