文章目录
- 前言
- 一、DSP库添加
- 1.1 加一个define
- 1.2 添加文件路径
- 1.3 主函数
- 二、FFT运算求频率
- 2.1 初始版本
- 版本2
- 总结
前言
使用DSP中的函数加快计算。
本文首先讲述如何通过添加dsp库。
再讲述使用DSP库进行实数FFT运算。（FFT运算用到了前面讲述的STM32CubeMX-ADC hal库 3定时器触发）
参考1文章
参考2文章
一、DSP库添加
1.1 加一个define
,ARM_MATH_CM3//F1是M3，F4是M4，H7是M7
1.2 添加文件路径
先找到文件路径
然后设置如下路径
双击如下并找到路径D:\STM32CubeMX\STM32Cube_FW_F4_V1.26.2\Drivers\CMSIS\Lib\ARM选择arm_cortexM4lf_math.lib
1.3 主函数
包含头文件
#include "arm_math.h"
#include "arm_const_structs.h"
进行编译
二、FFT运算求频率
FFT运算简单理解就是从时域来求解频域的问题。
对于FFT的思路和代码参考这位大佬写的。
那我们根据他的步骤，将文章简化并复现代码。（在复刻的过程中发现了一些问题，所以不完全按照上面大佬的文章）
这篇大佬讲述了arm_rfft_fast_f32的用法
这里还列出一些其他参考。
参考1
参考2
参考3
参考4，，，这个用的不是实数而是complex。所以稍微看下
cmsis官网
2.1 初始版本
宏定义和全局变量
#define adc_SIZE 2048*2// ADC 采样大小的定义
uint32_t adcConvertValue[adc_SIZE]={0};// 存放 ADC 采样数据的数组
uint8_t flag=0;// 标记位，用于标识 ADC 采样是否完成
float32_t frequency ;// 用于存放计算结果的频率变量
// FFT 相关参数的定义
#define FFT_SIZE 2048
#define FFT_LEN FFT_SIZE
#define SAMPLING_FREQUENCY 100000
float32_t inputSignal[FFT_SIZE*2];// FFT 输入信号数组
float32_t fftOutput[FFT_SIZE];// FFT 输出数组
uint32_t index_;// 存放 FFT 输出中最大值的索引
运算函数
void fftCalculate(void)// FFT 计算函数
{
arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len2048, inputSignal, 0, 1);// 执行 FFT 计算
arm_cmplx_mag_f32(inputSignal, fftOutput, FFT_LEN);// 计算 FFT 输出的幅度
index_ = 0;// 查找 FFT 输出中的最大值
float32_t maxValue = fftOutput[1];
// for (uint32_t i = 1; i < FFT_LEN/2; i++)
// {
// if (fftOutput[i] > maxValue)
// {
// maxValue = fftOutput[i];
// index = i;
// }
// }
arm_max_f32(&fftOutput[1], FFT_LEN, &maxValue, &index_); // 使用 arm_max_f32 函数快速找到 FFT 输出中的最大值及其索引
frequency = (float32_t)index_ * (float32_t)SAMPLING_FREQUENCY / (float32_t)FFT_SIZE;// 根据最大值的索引计算信号的频率
}
主函数
HAL_TIM_Base_Start(&htim3);//启动定时器3
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adcConvertValue,adc_SIZE);//启动ADC的DMA传输，采200点
主循环
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
if(flag==1)
{
flag=0;
for(int j=0;j<FFT_SIZE;j++)//采样数据转换
{
inputSignal[j*2]=(adcConvertValue[j])*3.3f/4095.0f;//12位采样数字值对应为0-3.3伏
inputSignal[j*2+1]=0;//交替插零，添加数据的虚部
}
fftCalculate();
// HAL_Delay(2000);
HAL_TIM_Base_Start(&htim3); //重新启动定时器3
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adcConvertValue,adc_SIZE);//重新开始下一轮采集
}
}
版本2
文件
根据抽样定理我们可以知道，采样率要是最高频率的两倍，所以对文中的一些东西进行了优化。
就是将本来size的位置都设置为/2，这样既可以防止跳变也可以减少运算。
float32_t fftOutput[FFT_SIZE/2];// FFT 输出数组
arm_cmplx_mag_f32(inputSignal, fftOutput, FFT_LEN/2);// 计算 FFT 输出的幅度
arm_max_f32(&fftOutput[1], FFT_LEN/2, &maxValue, &index_); // 使用 arm_max_f32 函数快速找到 FFT 输出中的最大值及其索引
