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【经验分享】STM32H7实数浮点FFT(支持单精度和双精度)

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STMCU小助手 发布时间:2021-12-28 22:17
31.1 初学者重要提示2 a1 r  I7 t: n' M( [( s
实数FFT仅需用户输入实部即可。输出结果根据FFT的对称性,也仅输出一半的频谱。
! X' k/ k0 A* j4 i31.2 实数浮点FFT说明
( z' H+ v/ n) o% ~3 f5 q; ?CMSIS DSP库里面包含一个专门用于计算实数序列的FFT库,很多情况下,用户只需要计算实数序列即可。计算同样点数FFT的实数序列要比计算同样点数的虚数序列有速度上的优势。; s7 v* @1 R9 Q
9 P' T0 e: T7 q1 X7 E
快速的rfft算法是基于混合基cfft算法实现的。
1 W- J* C( ~- w; z1 L3 Z
. h$ \2 E) I, e8 a  b' z/ ^2 W一个N点的实数序列FFT正变换采用下面的步骤实现:
, |/ z+ ]9 }, B0 T; e* [  n# k8 g
# E7 J" Q/ D  s% S
6ff83e43e4107e4dd6c86637e1f33e3e.png
" N; I8 [" H1 v' G3 b

5 k3 P, A2 z7 A2 {由上面的框图可以看出,实数序列的FFT是先计算N/2个实数的CFFT,然后再重塑数据进行处理从而获得半个FFT频谱即可(利用了FFT变换后频谱的对称性)。, I1 {1 T9 X- D- X* }

7 o8 l3 ]" j1 v' J; W: a3 X一个N点的实数序列FFT逆变换采用下面的步骤实现:  R/ V) e+ {* ?" R2 ^' J

) M4 n9 n6 j2 S2 b# ~
fa46a006e4e8a7580e06cc13c47c6554.png
4 R0 ]8 V% R; J8 @0 u7 s6 ?

8 B/ `- ]& |& r5 _1 m' W实数FFT支持浮点,Q31和Q15三种数据类型。
& e  f0 k& K: U( [* T1 _8 y( g2 R. E
31.3 单精度函数arm_rfft_fast_f32的使用(含幅频和相频)
3 x! j3 C( U. M, G31.3.1 函数说明

! ~' ^6 s" x8 a1 ^  E函数原型:
0 q7 H( e- z/ c( G4 b0 n3 w1 s
! n5 D8 P- c7 F# ]% y; u' Y" E2 o
  1. void arm_rfft_fast_f32(( ?) R9 M7 ~; V9 _# V/ j4 q7 S! ~) r
  2.   const arm_rfft_fast_instance_f32 * S,
    9 @( H# l( A3 k% o& ^3 D* Q
  3.   float32_t * p,
    6 Q: N+ W. i- y# R
  4.   float32_t * pOut,8 v  O9 |8 ^) y' \
  5.   uint8_t ifftFlag)
复制代码

# `- f, C  m/ u函数描述:; Q3 M4 T3 ~) L7 [' u
$ q) s" l- {6 ?8 _4 o& w8 g
这个函数用于单精度浮点实数FFT。0 n+ R# R! j) t4 F. q0 C. {

& J# |  h9 y3 y& x8 l+ v函数参数:
: v: h6 m  ]& u2 i. [1 N2 e) b: O. [9 G' ^; A; ~; _
  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,需要用户先调用函数arm_rfft_fast_init_f32初始化,然后供此函数arm_rfft_fast_f32调用。支持32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096点FFT。- K% M4 U' B8 N& s3 e) _
比如做1024点FFT,代码如下:
% }/ {/ a( G! ?0 d7 _
% O! R) R7 @# w7 d, Xarm_rfft_fast_instance_f32 S;* Y! V' Z# ^) j: r$ T

8 A; }4 V  t) R1 c( Warm_rfft_fast_init_f32(&S, 1024);; \- X! k' c8 [9 R

; ]) \# A* {% r( ]arm_rfft_fast_f32(&S, testInput_f32, testOutput_f32, ifftFlag);5 X: U5 z  I' c
; A3 x+ h' G" Y
  第2个参数是实数地址,比如我们要做1024点实数FFT,要保证有1024个缓冲。
4 B. J, u  M1 A3 ?% m  K4 U2 q8 _  第3个参数是FFT转换结果,转换结果不是实数了,而是复数,按照实部,虚拟,实部,虚部,依次排列。比如做1024点FFT,这里的输出也会有1024个数据,即512个复位。
/ R- l% \. |  ^; m9 a/ ]  第4个参数用于设置正变换和逆变换,ifftFlag=0表示正变换,ifftFlag=1表示逆变换。
0 Z" J5 C( g+ d- ?2 J6 R6 H
9 _* s$ Q5 ^/ U7 u9 ]5 G2 f2 w' Z31.3.2 使用举例并和Matlab比较
! h9 g  x, e0 ]& C) [4 n- y- {
下面通过在开发板上运行这个函数并计算幅频相应,然后再与Matlab计算的结果做对比。
0 `8 n; u& M" X# T" X' ?) m3 {$ J! `6 t! |. Q5 B
  1. /*
    . v% U5 R* l& y. l
  2. *********************************************************************************************************/ Z/ T  l. [" s( S0 M* G/ E+ K; a" p
  3. *    函 数 名: arm_rfft_f32_app, v1 e0 t: w2 x; {( h4 P. E, p
  4. *    功能说明: 调用函数arm_rfft_fast_f32计算幅频和相频
    ' J% v6 }% `8 j
  5. *    形    参:无
    6 C- z8 T: k) ^. j
  6. *    返 回 值: 无0 X- M- r/ @# t1 X: P; X
  7. *********************************************************************************************************$ |+ D6 C1 O; a+ R) d5 u
  8. */! C, V  C4 j4 \8 W) ~
  9. static void arm_rfft_f32_app(void)/ Y: J2 f) c  `, a* b
  10. {! ?6 Q2 E8 ^/ p* \& X/ [
  11.     uint16_t i;
    0 B5 s3 w) z6 _- T# o$ R; V+ g9 Z
  12.     arm_rfft_fast_instance_f32 S;% w4 u1 }0 h3 {2 s) A5 [" k

  13. 2 Q+ y5 O6 c5 _8 ?) }5 s
  14. 9 g+ i1 j3 A) I  C6 T; G
  15.     /* 正变换 */
    " [1 N  B4 j7 M
  16.     ifftFlag = 0;
    5 M6 w9 i9 f9 X7 d8 b+ X2 I, T
  17. ! w) _6 ?' w: W/ f% s
  18.     /* 初始化结构体S中的参数 */. ?( t5 T: [* y' Y/ f
  19.      arm_rfft_fast_init_f32(&S, TEST_LENGTH_SAMPLES);: o) K0 e& ^: i
  20. 6 M- h! H: Q/ l$ Q7 s/ q; |
  21.     for(i=0; i<1024; i++)
    4 r. }6 T7 e; G; |
  22.     {
    0 Y9 j! C+ a; C
  23.         /* 波形是由直流分量,50Hz正弦波组成,波形采样率1024,初始相位60° */! x: M3 I0 E" {/ t  R
  24.         testInput_f32<i> </i>= 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);
    8 Z; j( {  z$ _! M/ E
  25.     }0 J! }! `, V  V/ U/ P( d

  26. / F; f0 _5 f4 Y  ^) L& g6 W( _
  27.     /* 1024点实序列快速FFT */
    . Y& k8 D% H9 ]1 Y8 s7 S
  28.     arm_rfft_fast_f32(&S, testInput_f32, testOutput_f32, ifftFlag);
    * b1 h- }+ e2 o2 W9 r9 M( q4 U0 t

  29. - \8 H" D5 \2 X* U9 \
  30.     /* 为了方便跟函数arm_cfft_f32计算的结果做对比,这里求解了1024组模值,实际函数arm_rfft_fast_f32! n0 Q1 q$ m4 S5 v3 S& h
  31.        只求解出了512组  ! p1 I5 B% L  U) Y! w
  32.     */ 4 M2 p9 P- c' V. |, ?/ {
  33.      arm_cmplx_mag_f32(testOutput_f32, testOutputMag_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);
    / n+ _5 f7 Y  k, S" F

  34. 8 e% S+ b! n" p' F8 G, T4 e: {

  35. # z0 ^% R( _6 r" H5 ?. a5 q4 t( x
  36.     printf("=========================================\r\n");    ( {+ ~, \% p2 l% }& ^% H0 B  E! B
  37. 3 Y1 N9 B$ e' e
  38.     /* 求相频 */3 r( n3 d6 F8 k; ~. ~; L
  39.     PowerPhaseRadians_f32(testOutput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);
    % M7 W; y/ e: v, C
  40. + M* }7 i. X" A
  41. , g: K2 {$ g( r0 A) }2 K
  42.     /* 串口打印求解的幅频和相频 */- @3 f# A: a$ k9 K
  43.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    5 X1 \0 v: b, T( r4 c
  44.     {' ~: R2 f# z- P% P( e, `- W
  45.         printf("%f, %f\r\n", testOutputMag_f32, Phase_f32);
    8 I4 f) Q4 D. x$ u" a
  46.     }! U, y2 i0 V& x  s+ {
  47. }
复制代码

% G  G' v5 q* k" k3 O/ e" b' D运行函数arm_rfft_f32_app可以通过串口打印出计算的模值和相角,下面我们就通过Matlab计算的模值和相角跟arm_rfft_fast_f32计算的做对比。9 T9 ~  P( o. D

2 u- `& ^% Y6 k$ r对比前需要先将串口打印出的数据加载到Matlab中,并给这个数组起名sampledata,加载方法在前面的教程的第13章13.6小结已经讲解,这里不做赘述了。Matlab中运行的代码如下:  k9 s: p" n( j' [1 b

" ~0 `+ z1 C+ a0 _6 g& X
  1. Fs = 1024;               % 采样率
    3 z. p6 U  W3 ~7 [+ O
  2. N  = 1024;               % 采样点数8 E& g! H5 V8 [
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列/ X. {# `6 z) k( b
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列$ z6 I6 g1 e! I8 I' g- l
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率- B6 {$ _# i# \
  6.   b9 o- k& ~# i" z& Q
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
    4 `; m3 r- G: R
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    6 c- |0 D! T( o% S
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    ! G; _) G) X$ U# Q
  10. Mag = abs(y);$ x# f, Z  Y, ]# ^

  11. . d, p4 G8 d% t0 Z
  12. subplot(2,2,1);1 X. G" B: S& v; g. U
  13. plot(f, Mag);
    3 X: c  W/ ?2 R- T2 D. {: s# G& f
  14. title('Matlab计算幅频响应');+ D1 r& u9 L0 z
  15. xlabel('频率');( B' g3 L* ]6 Q8 k4 A8 Q! _9 x0 R
  16. ylabel('赋值');
    ( d! w/ U3 j" K) }

  17. : B7 i" W% @1 O+ s) w' O+ f5 h* A
  18. subplot(2,2,2);
    1 \" ?6 |+ H! ]* H) R9 |8 n) F
  19. realvalue = real(y);
    ( [% d3 a7 J9 R% c$ Y4 C
  20. imagvalue = imag(y);
    8 ?$ U% }  t  U3 P
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200)); ) C1 z& G$ K. T/ `: Y! M# y2 z" s
  22. title('Matlab计算相频响应');
    ' {  A3 {2 ~+ V, A9 ^5 ?
  23. xlabel('频率');4 [$ I: w+ Z3 c6 }
  24. ylabel('相角');0 s& D9 h7 q! d0 [$ I6 B1 A" w  ~
  25. 0 s! Z/ m/ l8 ]) @, Q6 M- y7 Q
  26. subplot(2,2,3);
    6 i# V/ O+ t* r+ D
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应7 }/ N% K* S  P3 Q
  28. title('STM32计算幅频响应');. f% S$ X$ D7 u9 I
  29. xlabel('频率');; h/ z6 f! O, P8 O. v, A: q8 t
  30. ylabel('赋值');
    6 m9 U: l9 i) ]" |# W! D6 u0 T

  31. $ W/ b, m- [* F9 i4 C+ ^) z
  32. subplot(2,2,4);
    - b8 o# D- ]- Q* d" B
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应: B/ k& W; o, ~" l1 W
  34. title('STM32计算相频响应');( z- U! r$ b3 o3 i; O( ?) z8 B0 ]
  35. xlabel('频率');$ l: q' W/ {0 d( o
  36. ylabel('相角');
复制代码

- f# o1 V# s9 ?/ N3 d% {7 J7 r$ F运行Matlab后的输出结果如下:
5 e! B8 @( ?; O+ o2 D! u: S1 A+ S3 k! b3 A8 ?5 M% x. R! ^
fe890c5116e063bdee5347cce44481fc.png
  s6 w  W& X6 O/ Q8 T

0 T, c2 X3 }% p0 d8 @从上面的对比结果中可以看出,从上面的前512点对比中,我们可以看出两者的计算结果是相符的Matlab和函数arm_rfft_fast_f32计算的结果基本是一直的。幅频响应求出的幅值和相频响应中的求出的初始相角都是没问题的。, O$ V% T2 h: L3 w

% r8 L8 f- f' H8 L; F- l  }0 g31.4 双精度函数arm_rfft_fast_f64的使用(含幅频和相频)
+ Y7 W  l" F5 M. e31.4.1 函数说明
) |5 }$ [. c! w8 k* Y) h1 K
函数原型:
7 n# I. ]- |9 Q9 e8 }+ [) Z
* `( o! [% S+ C3 S
  1. void arm_rfft_fast_f64(
    % N8 B8 L. E# H, X3 [& k% D
  2.   arm_rfft_fast_instance_f64 * S,
    # ?+ U. Z7 _% @. _3 y" q6 X
  3.   float64_t * p,
    ! }& A2 }( o  A" p! u' l! F
  4.   float64_t * pOut,
    & D6 O( e# H/ D! c3 M
  5.   uint8_t ifftFlag)
复制代码
3 I7 |) t3 F0 R; w( S1 F
函数描述:
0 d9 f. o& a2 W0 u9 c2 R  L9 E( Q2 M/ j0 \3 K
这个函数用于双精度浮点实数FFT。
2 Q1 R( j7 X* j" I" \; W
/ x. q2 B% L3 [* {. f函数参数:
8 P( ~( R7 w' ]1 A
" s* p5 w1 w0 }0 |3 y  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,需要用户先调用函数arm_rfft_fast_init_f64初始化,然后供此函数arm_rfft_fast_f64调用。支持32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096点FFT。
" k9 \% |* x0 x: V% P比如做1024点FFT,代码如下:
0 ^: q8 j, G+ Z- c5 t: c/ f0 P) C- T: \7 R; S2 D4 }( m" |% ?
arm_rfft_fast_instance_f64 S;1 V) g  x" V$ H8 _2 p0 q  E
: g: L. G# L: T# v$ T" Z# k
arm_rfft_fast_init_f64(&S, 1024);
. D6 ]: u6 _7 ?2 o+ a2 _5 @" q# z& o- p. L  V
arm_rfft_fast_f64(&S, testInput_f64, testOutput_f64, ifftFlag);
2 F1 H$ }7 t7 ]3 _
5 ~  Y4 e2 V! Q" M) k0 e$ j3 `  第2个参数是实数地址,比如我们要做1024点实数FFT,要保证有1024个缓冲。
' i, J$ Z" C; v9 p  第3个参数是FFT转换结果,转换结果不是实数了,而是复数,按照实部,虚拟,实部,虚部,依次排列。比如做1024点FFT,这里的输出也会有1024个数据,即512个复位。
2 l5 S" w9 t0 m9 e  第4个参数用于设置正变换和逆变换,ifftFlag=0表示正变换,ifftFlag=1表示逆变换
1 f& C' t" S, {% i: _
) _* X$ P# B  I3 k$ A31.4.2 使用举例并和Matlab比较
$ u( Z- L/ m* ~* z; X0 I
下面通过在开发板上运行这个函数并计算幅频相应,然后再与Matlab计算的结果做对比。
9 D) G8 f% w) r! ~( [. A
3 Q6 ~1 P/ E& X7 x1 d" n
  1. /*! w. ?9 d9 z, F! L  m3 G. l6 O: K
  2. *********************************************************************************************************4 Q- ]3 \% V( v7 {3 [1 b2 b: \  S' T
  3. *    函 数 名: arm_rfft_f64_app/ {. ]7 l3 Y* l# G5 K
  4. *    功能说明: 调用函数arm_rfft_fast_f64计算幅频和相频
    # q1 s% Z$ A' }6 b! U
  5. *    形    参:无* @' g% u$ N8 t: ]) Q9 i
  6. *    返 回 值: 无
    ' Q+ _8 o7 ?/ Q7 X) z
  7. *********************************************************************************************************& v5 s9 _$ h9 \; J, P0 x
  8. */
    5 F! ]1 m8 I2 P7 \, ]
  9. static void arm_rfft_f64_app(void)
    % a  K: ]- _1 C$ I/ Z4 O3 A
  10. {
    $ R6 Q: q: z- |) e2 {0 o7 ^) D
  11.     uint16_t i;
    0 w8 L- J! S1 b) j, @2 |  |
  12.     float64_t lX,lY;% b) i1 a: {3 N' a  X& x
  13.     arm_rfft_fast_instance_f64 S;
    - I) [2 I5 b) ?. V% C

  14. : `+ O( T- j2 k+ ]  ]& A+ y# R

  15. 0 g3 s' \$ `' N0 h# \4 x
  16.     /* 正变换 */
      k+ l; t# N' C# P7 A
  17.     ifftFlag = 0; ) G* y7 w4 C8 X# Y
  18. " b7 F2 O/ b; U( }  }' p
  19.     /* 初始化结构体S中的参数 */) l' E; x$ ]! X7 a2 q5 b
  20.      arm_rfft_fast_init_f64(&S, TEST_LENGTH_SAMPLES);
    7 _# {5 C: U* F5 i' g/ U

  21. 5 w0 n$ b" }+ _! i- W* Z9 {
  22.     for(i=0; i<1024; i++)3 O$ }/ m2 k# R' x2 W
  23.     {
    5 e2 Z" p9 f& v+ U* W) m
  24.         /* 波形是由直流分量,50Hz正弦波组成,波形采样率1024,初始相位60° */& z, b- K9 G* S; p
  25.         testInput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);5 S$ G8 k$ s7 ?" S: r; Q' Z- t
  26.     }
    . s; P* v) W( Y  D4 l! W7 s  {

  27. 8 p) w7 K% }5 U6 N) ~, n- X
  28.     /* 1024点实序列快速FFT */ / u8 ~  Z/ J) i$ j$ n* M
  29.     arm_rfft_fast_f64(&S, testInput_f64, testOutput_f64, ifftFlag);
    6 y. O' f: r5 N# H- G. A
  30. 8 V& f7 C! O! q' ]( j/ z  R: Q/ k. U
  31.     /* 求解模值  */
    . y! d' Z. m- c; \/ t! q6 w
  32.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    ) n, i, n4 K- {! T) N
  33.     {% `4 ~) m( E+ Q- R; E6 p
  34.          lX = testOutput_f64[2*i];                    /* 实部*/& F! r: g: }# @1 E* f
  35.         lY = testOutput_f64[2*i+1];                   /* 虚部 */  
    ) N: g/ b0 P8 d3 o5 ~) A- n: A% v
  36.         testOutputMag_f64</span><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */
    5 N, L% t; h% D8 Y
  37.     }/ Q. }4 E) K0 ~) G5 l

  38. : N6 {, K! [5 o. C+ k) T9 f

  39. * y! a* t6 V0 \6 z3 b" d
  40.     printf("=========================================\r\n");    0 h( j. q) `  z* E1 {

  41. : E: o& j( ?7 U: ^8 |6 L' \" {: N
  42.     /* 求相频 */* K! W# t3 g! h% s6 k; t. ?; \5 ]
  43.     PowerPhaseRadians_f64(testOutput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);
    - t1 C) ]$ E* s% W* a

  44. 6 L+ R: u; u. f% J% V# p* C

  45. * k% t5 r- {2 X
  46.     /* 串口打印幅值和相频 */
    * m, |5 V- _" H0 o* H
  47.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)! }) J( C/ v9 Q2 _4 Y0 l) F
  48.     {) t% C9 k2 ?: m/ {
  49.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutputMag_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);
    / u' U" E" g- D$ f0 g
  50.     }    ( L& i4 a; [0 {: V& w
  51. 8 f! p2 Y* ]. `/ U
  52. }</span></span>
复制代码
# o1 }0 F" w/ X4 e# X+ n7 `" u
运行函数arm_rfft_f64_app可以通过串口打印出计算的模值和相角,下面我们就通过Matlab计算的模值和相角跟arm_rfft_fast_f32计算的做对比。
) U, v2 }1 b8 O6 l
; Y# K$ t8 u1 `对比前需要先将串口打印出的数据加载到Matlab中,并给这个数组起名sampledata,加载方法在前面的教程的第13章13.6小结已经讲解,这里不做赘述了。Matlab中运行的代码如下:
4 C. R; z3 n; l; `4 l
4 \" Z$ y& i3 P' {
  1. Fs = 1024;               % 采样率3 M8 h0 S7 P" R3 C
  2. N  = 1024;               % 采样点数' F8 ?% J6 Y- N4 r8 E: t7 N$ R4 ~& h
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    % G- |7 H* ]3 @4 n: r6 A% @. @7 y4 e
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列" E! A5 ^4 @  J4 a- M# V8 U
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率7 L. a* b2 l  E) n" \' R6 W2 F( S

  6. $ E% [2 [" q& A' J* b1 D
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成. a5 ~# b) D5 v. K
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    ) U3 v* @: b' h% ^" H- j0 i1 j% L
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    2 h# Z# h' d  e: y2 B0 T3 |7 V
  10. Mag = abs(y);
    ) K( l2 h( [2 \1 p
  11. 8 y% i8 j/ l6 R7 |9 [; v2 N; F
  12. subplot(2,2,1);
    : d" D. z  S  x" z! v2 _
  13. plot(f, Mag); , Z* c' R4 F5 e/ O
  14. title('Matlab计算幅频响应');, K9 G" E8 o. C8 m: n# H! D
  15. xlabel('频率');1 U3 {' d- U% N. M; X
  16. ylabel('赋值');" I# \1 U8 {* b
  17. / j. |4 k4 i5 ~2 U3 [$ q3 u
  18. subplot(2,2,2);
    ( M* [7 X/ E2 ]+ C
  19. realvalue = real(y);9 W" t' f" _# w. T+ B2 E
  20. imagvalue = imag(y);
    5 X$ A, |7 r, A2 ~# R$ \" X, R
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200)); & X$ M( q  E6 f; p9 R$ B
  22. title('Matlab计算相频响应');9 O* L7 v. O, k: v
  23. xlabel('频率');
    0 _- e: i+ W" C( ]6 H0 A4 A: t
  24. ylabel('相角');
    7 Q5 H$ P; }0 S/ M- ~

  25. 8 `, z. i, S3 `. x3 X
  26. subplot(2,2,3);# x+ Q" I, K$ Q( I' W" N7 _
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应+ o6 h' g/ g3 M% \
  28. title('STM32计算幅频响应');
    " h7 E$ p* ?. g5 n  k
  29. xlabel('频率');$ c) n6 q! ?: C0 U8 ~1 e( g6 @
  30. ylabel('赋值');
    , L2 ~  x, t  ~  h% T

  31. ; l1 V5 h; V* e0 M
  32. subplot(2,2,4);
    $ H" ~+ n7 x7 i4 n2 H
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
    . J: I8 F3 W+ f" z1 a
  34. title('STM32计算相频响应');
    * V$ U4 D! B8 d5 m' ?; ]
  35. xlabel('频率');5 t. _/ N, x1 f9 V$ T0 x  f5 `
  36. ylabel('相角');
复制代码

; c/ Z/ y9 [+ r" b6 x运行Matlab后的输出结果如下:
. `# _4 X, q! n4 s" p
7 R& i0 ]& w; A5 h+ V' }

1 X' w9 c9 e2 r* Q8 ]: x) d6 _& S

+ [( d" |. S6 z' M& R4 C6 @从上面的对比结果中可以看出,从上面的前512点对比中,我们可以看出两者的计算结果是相符的Matlab和函数arm_rfft_fast_f64计算的结果基本是一直的。幅频响应求出的幅值和相频响应中的求出的初始相角都是没问题的。
5 R0 `6 r+ c; D$ y' y
5 A( g' q4 Y  Y, b9 M31.5 实验例程说明(MDK)
* I9 p; D$ c3 H4 @2 P$ P! E配套例子:( G2 s1 g  ~3 J( E
V7-221_实数浮点FTT(支持单精度和双精度)
8 p( Z% F6 D; J2 r5 e
+ F/ L4 `1 z  V- j, n# X$ ^实验目的:8 J7 B5 B8 O! Y& _( G
学习实数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点

1 D4 M) ~4 ?/ T6 l5 `2 m8 m
: |6 C' K/ H4 s6 t; S实验内容:
' H& C/ u3 e  H. r, n启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。8 D0 S% K$ _+ \
按下按键K1,串口打印1024点实数单精度FFT的幅频响应和相频响应。2 w1 z  o! ^" X' _7 @) x3 r
按下按键K2,串口打印1024点实数双精度FFT的幅频响应和相频响应。

0 p; D# \$ y' f! M3 d* S  H1 \
+ c/ J: [, q5 P; e, s7 i2 z使用AC6注意事项1 M  E) n7 s/ E$ r; \
特别注意附件章节C的问题
: ]7 U' A; \% e* o, Y; Y* d$ t5 ^  n3 E
; h: T4 k2 S$ L2 N上电后串口打印的信息:7 n3 l, x) }( R6 F' z7 {4 V. C
" X# _1 l; A7 K; D4 I
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。4 T% y* C& [. p3 D* S; Y, `4 V, j+ l

  w4 {; i& N# ]  E  U1 b
199205d2ec087204bbefbc30a2e7970c.png

! i9 |: \  F; L0 u
* U3 B; P2 b9 R# aRTT方式打印信息:, T# R1 [& M$ l" `4 z' g
9 y% @; s% P; K4 b, N+ q0 _
05f1908f26c43970ec18a90f1cf9b7ee.png

4 Y# B& ]: n% h! ?4 y# g
3 k) V2 e& c! d0 h0 r$ q程序设计:# V& m2 R9 c4 H5 H; I
4 _* l$ r3 k2 E! b  i( i( L1 G0 p4 L$ B
  系统栈大小分配:; r: Y. n1 I  P- w. B. S

, d" O. w; J) q: K  X% [
4180787ba5c3e7bdebe2ff506ec8a1be.png

# x3 H2 }6 m3 B5 p- Y! D: D! h) j4 F+ q+ J
  RAM空间用的DTCM:
) R8 r  X# J( K/ f: [1 c
3 z) G9 R7 m5 S0 p. f- r
2542fff3d6df6157f24ab4674d5a7b20.png

( Z  j( a' Y& z! ^4 r/ K" r+ I
! l& C2 j  y  G  硬件外设初始化
- j( l( e( W+ s+ N
- R8 j* K6 t- o7 a- v. g硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:7 i% h3 x% ^4 W5 c( t, F) H: ]

' k1 [9 `/ U" \) r
  1. /*
    $ b3 Y+ Q% v; H
  2. *********************************************************************************************************
    2 g3 U0 r7 w0 r3 m
  3. *    函 数 名: bsp_Init$ q$ \* p% |6 W3 `' @# p) s# `
  4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次. b( Q8 l4 g6 B% l' B$ j. V0 p( p' W# j
  5. *    形    参:无
    3 \" N9 a) @& v0 w9 L
  6. *    返 回 值: 无! O7 w" ?7 x, ^* H: }
  7. *********************************************************************************************************
    4 f/ Q+ m0 n+ Q) K
  8. */# C$ _& n! C0 \. ]
  9. void bsp_Init(void)
    ' D0 Z+ o1 g+ M. d  W/ u: o1 B
  10. {
    0 K0 M* Q8 X& P  `
  11.     /* 配置MPU */
    , S; e+ W* n1 I7 ^
  12.     MPU_Config();" D3 M+ l+ H" f+ C) n

  13. 6 M% B7 O3 U+ e3 w4 W
  14.     /* 使能L1 Cache */
    ) }, R: g( g5 ~5 M2 }: M/ H) @
  15.     CPU_CACHE_Enable();2 @9 f9 t6 s+ c. S
  16. 4 N8 f+ h9 b- b- s; q( V# [, t
  17.     /*
    9 w# k/ R0 p& }4 s2 N. n
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:+ F0 a- q, G3 l1 q6 s3 H: S
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。, d; u$ \% G/ f( A
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    9 S3 J1 m$ E3 D1 S) Y# ?
  21.      */
    , D" _/ b. ]) x9 a$ h" r( R& u$ a
  22.     HAL_Init();& r# [* L) E- \2 t
  23. 9 U1 V4 W$ y# O5 n+ P
  24.     /*
    - t5 a7 ~! X* n! k3 J" p% j
  25.        配置系统时钟到400MHz2 W+ n/ v4 I2 ^+ z) B4 B
  26.        - 切换使用HSE。& z. Y! Q: I! u  T, _
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。, x. l/ E) \2 O) @
  28.     */( z3 ^1 r- ?, h3 h9 ^: U8 t
  29.     SystemClock_Config();
    - f  i3 @1 v) c' c: ~7 j4 h
  30. . |% K' c  B; Q0 r5 x
  31.     /* ! g$ T' A* f3 N2 i9 g, ?, H
  32.        Event Recorder:) V; |" u5 V2 k& x
  33.        - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
    6 _0 j5 X5 F8 J- [- O
  34.        - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第8章2 N4 q  R& w" P! e; S+ n7 ]
  35.     */    0 ~3 U7 I3 C' \, k# A
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  . L2 Y- N, w) M: E+ X7 @6 C& A" C
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */( m  f& }% ?1 h3 E7 M
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    , i" J. H* c& G; ~- A: s1 s
  39.     EventRecorderStart();( s: g9 B  g( @* o0 H0 v! f$ \8 d
  40. #endif$ b, g. b( Y/ l3 y$ L

  41. . ], E- m$ V% V' [5 c5 h! c
  42.     bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    : c% M: Y. a8 ?+ C
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    5 o8 d5 O6 z+ q# \0 q* r
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */' @1 |! Y% E% }3 i1 S  r* ]% N! r
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
    # C7 v. z9 _8 y
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    # m% W6 O$ u. j) L8 d3 H
  47. }
复制代码

% l; i/ b" A/ ~) F. ]/ T- G  MPU配置和Cache配置:4 Y# z6 B/ D: v1 M* O, j
( b. N/ \, x$ }7 e* F( k
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。$ g2 i7 S  B$ ]) N# n. l& d

& J) `5 Q/ x& C# t- v
  1. /*/ I* Z4 v  V  p3 i/ @& S
  2. *********************************************************************************************************
    4 ?2 j6 H9 ^" D
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    + Z5 G- I: m; y+ t
  4. *    功能说明: 配置MPU
    : i  @& O3 ?+ H: X4 \, P6 y
  5. *    形    参: 无8 \5 i* I$ R' G' I1 O. V
  6. *    返 回 值: 无: q; J; o+ a% Y6 O  a/ D0 O! Q" [
  7. *********************************************************************************************************
    4 F) k2 h/ C* t3 `3 G6 w
  8. */
    1 M5 f* S# D! Y. F
  9. static void MPU_Config( void )+ ~6 n7 p$ P7 y/ s, C: K  W) \2 F; C
  10. {
    3 ]/ z- B+ l% s5 e" U# p
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;6 p1 e7 M. }7 a1 D
  12. . k: q( y, a. P% U7 b9 H
  13.     /* 禁止 MPU */' `! ^8 T% u0 D) y7 ~: l& |) B$ R
  14.     HAL_MPU_Disable();* Y4 l" k# e& _) I; N

  15. * e/ u! ~2 H; _' s4 C  b
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */1 u; Z# X% E1 y
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    " c1 F' c9 u. E8 B* a" L
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;7 z& C& e: t8 }6 A! x
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    2 A4 i3 J/ m( U8 j- V
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;3 x6 ?. N* ~# l4 z1 E6 ^% ?
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    / Q1 S7 s2 N6 q) ?$ c2 J- G
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    0 P: h) Y5 y8 G
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    5 z4 K' T- I8 a" d
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    0 _5 O" [* f  E5 C% ~) G- h
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;+ ]. ?3 _4 W9 p  ^% c
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;# M, q+ d! @& k' t2 m
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    / V, i% _6 p, x2 G  a+ f' V
  28. 5 R5 S8 V  P" A0 u. b7 k. ]
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);, A3 y, Q# t8 i8 V5 N

  30.   O) {# G9 ]" x2 F/ T2 i

  31. % I# U1 l! t# g0 O+ s( X
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered *// `  v! E. z- g! Y! @
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
      V& J' g- ]* J7 M# l% o+ }3 Z
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    * ?8 _! Q) z/ }8 M5 {# o
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    ; R8 P; U! V: n' @% z
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;. A( P7 U8 p: c9 _" F5 p- N
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    ) f+ u% q3 H1 P% N/ f
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    4 L$ f% V+ w2 ~: T  B4 F6 n/ @& [
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    ! n$ ~1 C( ~" T+ ^8 i
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;- f; R1 F! s+ ?! ]) x
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;- _; B5 A# D+ R7 ]: Q, w
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    ' \, u. t5 O6 s& r: s. y4 j
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    * e: h  w/ v0 K) M. G- t

  44. + c1 f9 @3 v0 m8 c5 J2 `
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    : W6 ^+ D) o1 T4 V5 `
  46. / y4 w+ i% J8 J3 g: ~
  47.     /*使能 MPU */
    # `6 \4 B4 U/ \; h9 m
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    ' B6 q  ^" r3 `: O5 D3 M1 Q0 a/ v
  49. }
      B/ B' v% Z; E3 h) i
  50. ( Z% H' {% a( u1 B) o- Z! e
  51. /*6 a& v4 j  N. w
  52. *********************************************************************************************************
    - D" d" d! ?0 ^  t3 z3 R
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable; H! Q5 l& x; Q0 A
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache7 d8 o6 L( E/ j. d& n
  55. *    形    参: 无
    2 ~' y  n& t* }5 ?4 X' `
  56. *    返 回 值: 无7 U; n  M+ K" y. p' p+ q  z! k6 R
  57. *********************************************************************************************************
    ( M$ j; C+ G7 F! w0 }3 b# ?% G
  58. */
    8 H6 j* Y6 h* F% |, D
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    ' I+ s! A+ }9 N$ x. I9 a
  60. {
    1 E( P3 z& S! V& O% d. e& I
  61.     /* 使能 I-Cache */
    , [, y; B5 v+ _) A' G& m2 b7 Q1 D3 _
  62.     SCB_EnableICache();  |7 p& m0 E- n; N

  63. 8 Q4 T  f$ U5 N3 F( `
  64.     /* 使能 D-Cache *// X% N0 W  o$ G
  65.     SCB_EnableDCache();
    , U8 ]$ f( y( @
  66. }
复制代码

, `* J8 X; z6 V: R$ J4 r7 R  主功能:
8 e& r- m; I. `5 _$ O& w7 m! O$ C* R, d9 g5 m
主程序实现如下操作:' \, z- R( h2 r6 g

3 P! h3 s! a% }" e  b) s% k  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
0 s/ |: G- [/ H* Z4 C/ [; R0 F7 w  按下按键K1,串口打印1024点实数单精度FFT的幅频响应和相频响应。, E! s& a: b- c; {" H9 w2 w
  按下按键K2,串口打印1024点实数双精度FFT的幅频响应和相频响应。
* C9 L9 b5 w% Y6 A1 O
  1. /*
    9 H+ `, j) v4 x3 I5 l) |
  2. *********************************************************************************************************
    ; s7 i2 f; Z" n; Y+ A
  3. *    函 数 名: main
    % v' h: O* x8 G
  4. *    功能说明: c程序入口- R2 W9 W6 Q* s. v; f
  5. *    形    参: 无
    & \, }+ y1 I: Q! x, M
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    6 D: k/ @9 E) b
  7. *********************************************************************************************************
    ! c$ b- `# c' L+ x9 G/ q
  8. */
    + O. X. X6 R9 G+ q4 `
  9. int main(void)
    ; ]( H: M, }5 i' `0 _2 \
  10. {
      }" l) a/ D/ |- d
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */" t3 j0 Z6 e9 A2 }; L
  12. * h0 F8 c6 X8 Y! ?" B1 X) D
  13. , a( x/ Q/ k+ s3 d+ j& z
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    ) u+ Z+ d' i- a9 G3 X) r0 r
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */1 n8 A+ s1 }" x9 r9 Q

  16. : R& |$ B3 V, D: b
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    6 ~& s0 U- F* ?$ h8 V, }) u- y( r

  18. 6 l$ P5 \: X! a  c; h" ^

  19. ( y3 V5 N6 t) d: X3 |# Z
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    6 q% x/ Z- F  l/ X! M# u
  21. 5 a* K: ]$ S0 ]3 q. y1 R' T
  22.     /* 进入主程序循环体 */2 _" Y- J( X7 M8 `. b8 ?$ `8 G
  23.     while (1)
    1 S2 l. i; e8 q# ^
  24.     {
    # Z- }- S* _7 J  ^
  25.         bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */- Z& u4 Z- W; l! h  ?* E- R
  26. 0 N1 Z7 P" U' H4 B) t, l  f

  27. 3 i8 M' H6 l$ Z- I- ^
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    / ?  i: |8 A5 y' P' L- g
  29.         {
      Q" g) \! }# `: p" @" k3 q1 f( l
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */$ g4 \* T+ V. f6 u
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   - l; w0 B% l! _' s4 z/ W8 c
  32.         }1 K& \' h! f% Y/ `
  33. ; c. Z! V! R: A2 q* b9 q
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */' v% W( Q* C) {% ^. f4 h/ e0 a2 @
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    8 \8 h; T5 ~" o. ^, D" K% \  N2 ?
  36.         {
    1 A! s3 u. }' r) c
  37.             switch (ucKeyCode)2 e' E. ]  y+ c5 Z4 _" l
  38.             {8 ?9 h( ~  j" w( f9 g2 A
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    $ }7 b1 R. Q2 V4 p
  40.                     arm_rfft_f32_app();
    8 s9 }% k7 A1 U5 N; p
  41.                     break;  z: \: E% Y& f, h4 U

  42. ! _7 t' s3 X$ U; O+ V/ R" A/ d
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
    , R1 I/ Q8 N+ U
  44.                     arm_rfft_f64_app();2 L1 L# M- h) l% m3 v
  45.                     break;# z# A  a& L  |/ G) u

  46. & p9 y2 x6 u/ A2 f8 f8 I8 V- S% P
  47. 7 E# q5 R7 F- F! X' b
  48.                 default:
    1 z, X6 C& X% L! t" m* E
  49.                     /* 其它的键值不处理 */
    4 Z- ?( E8 Q; S3 [4 g
  50.                     break;$ @* T) C- F* a; t/ h
  51.             }- n  d$ K3 v  X% M- }# p; i; g6 \
  52.         }
    8 t( ~" P! W$ H$ S* L0 \, s* i) }

  53. ; ~) c9 j6 }  P3 O# c
  54.     }
    0 x: L1 @) x, C, M4 _0 y
  55. }
复制代码

" O0 z8 _6 ^3 h) l/ N9 o31.6 实验例程说明(IAR)1 i5 f, |$ h7 F) Z( g8 J
配套例子:6 O) c1 M/ |5 S9 J5 n4 O9 I" m
V7-221_实数浮点FTT(支持单精度和双精度); a2 Q) N% y8 e# u( F: l! B
5 r1 ^* G, E$ C2 V7 L2 ^
实验目的:
2 S! g( e/ }8 c+ R1 O! i学习实数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点2 P( [1 H' A6 x

% g3 I8 e* D% C+ v9 ~  S) _实验内容:
# S# w- j9 o4 d% q5 Q! I) C, y启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
$ B8 Y9 V1 ]+ l, _按下按键K1,串口打印1024点实数单精度FFT的幅频响应和相频响应。
: ^- [6 L2 |) a, Q3 L4 d按下按键K2,串口打印1024点实数双精度FFT的幅频响应和相频响应。# s$ Q3 l; T4 b( K2 E! V# S( m* s
# T9 a8 [' Z9 ?% O
上电后串口打印的信息:3 @. x* p' b+ S/ C9 j
* `+ h7 a. Y( X/ r+ R5 O
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。; i2 F1 p' F! i; n* v

' `) l/ G( M& F' K5 J) t
677ed32df8e0375a0883a042d8f59529.png
1 b5 i# a7 {" r* v; Z
+ J! J  g3 _7 ?: Z! r* _
RTT方式打印信息:- n5 _# h9 ]5 }7 G

/ _5 M$ J9 t( }8 w; i2 p: {
7 R  J2 D+ P  k4 k* R

/ u9 L3 U6 w2 C( q程序设计:. @+ r& _- n: X0 F% K5 K% C
$ f2 Q% c% ^0 P! [, z' u5 g" T
  系统栈大小分配:6 ?& |( |/ X$ t) i* y* q8 B
  e( L. y2 c9 J# x9 Z7 B" N
aadd439520e832f6c5bba6a2a6744134.png

$ x7 Z0 Y  u; i; u* {( Y: H. F1 `" E9 Y: J6 r# Y
  RAM空间用的DTCM:- n6 }) \/ y. ^1 A) k6 _
* v. N! M- R7 C  p- H5 O$ C
2a2fa9308d7e073fbcddc463dc35bcc3.png
9 `) ~8 E* h# @/ h

6 d$ s6 y1 D% f, X7 {# I  d  硬件外设初始化, Y. B7 K( G' t

: K# ?+ n! }# {$ J. {+ C# o' F硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:# [& v  h$ ?6 _9 Z2 F
6 k5 z9 a" m* I/ ?: s
  1. /*2 I- [* s& x2 G
  2. *********************************************************************************************************2 ^4 T- T- y& w
  3. *    函 数 名: bsp_Init, z5 A+ ^3 Q4 v* I1 a- t, X
  4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
      l6 O7 c3 m# N5 s% x' ]
  5. *    形    参:无
    * B5 y0 f" T7 m4 Y7 D
  6. *    返 回 值: 无
    4 H. v5 R, D, X4 k& f4 }5 |% T
  7. *********************************************************************************************************
    * L" i1 s: X6 o8 P( @7 F9 V" l( X
  8. */
    3 F/ H7 T- b( O# S' ~6 s* T" v4 \
  9. void bsp_Init(void)0 _2 o1 T0 `3 r
  10. {6 M: S: S. p/ Z1 g% _! a6 T
  11.     /* 配置MPU */5 y; m* B5 {# C0 F4 I" ~- j
  12.     MPU_Config();
    3 g& f& v0 G- H0 l, @; \8 K: e7 y$ T

  13. ; h+ A3 L" H8 [) J; j7 E, E5 e
  14.     /* 使能L1 Cache */7 `" }1 k4 f+ R, x
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    : c0 z. U2 ~$ g& t9 z) n

  16.   N8 p; B! C  H& f
  17.     /*
    ! u1 b+ B. X: C4 N: f  v% r
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:* f4 i0 ]* o# h! J* G
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。  S" y) q+ `- b" l
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    $ E' }0 w2 ?6 x
  21.      */, W+ a. S* l8 \
  22.     HAL_Init();' q8 J* Y8 m$ w
  23. ; Z. \1 G! E& N# [5 Y6 n, N
  24.     /* . D9 ]9 j/ W+ w2 v, T6 k
  25.        配置系统时钟到400MHz9 ^2 T/ W* D3 g1 c( L4 R, g1 ^& I2 k
  26.        - 切换使用HSE。
    % e, d! h. A. J, q; e  n! \6 k# n
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    % X$ T% h, I7 s% g; J1 I: A
  28.     */
    " \, C/ [8 v! H/ _
  29.     SystemClock_Config();
    7 x5 h$ P8 b. Q: b. `8 J
  30. & \4 G. |# Q6 d- U; Z
  31.     /* 5 V' W9 z9 c5 h) g9 L2 R6 [( u
  32.        Event Recorder:: t. A6 P& g5 q+ u
  33.        - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。0 ~: j: J# w+ a/ {; F9 u
  34.        - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第8章
      c, u; g9 A; B9 I
  35.     */   
    5 ^* N5 \5 n; ^+ _
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    ' l; t+ y! T0 N* c8 c- s5 r
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */! ~# P: z% _4 j9 ~+ I/ p# g
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);+ ]* f# i+ M* P4 d! d1 d/ Y  }
  39.     EventRecorderStart();% t  ^) }# [  b& y$ n4 }; k. {  L
  40. #endif
    ) b# m" R/ e% a" V3 p. M/ C
  41. : c+ X( r% A. _1 v* h4 k% r. a# p
  42.     bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    / \( s) J7 {5 F* z* E# Q$ i2 Y
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */; q9 d& W% i9 q% ~3 T6 ~+ \6 J
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    ) \4 D8 ^0 E$ H8 V/ P( E- y
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    * D& O0 k8 E, {0 e
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    . f6 t' D5 U7 v) l2 i2 j0 |. S5 b
  47. }
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. e2 r* l- l' e. E
MPU配置和Cache配置:+ W- Q6 g: s2 K, N1 z5 Q! F

: W5 R! B! o5 A* q9 f数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。
* }- V0 J; g9 ?+ C4 `/ f  U. k
5 y; L2 n7 p$ l
  1. /*
    % s7 p0 {( [$ P0 a1 W' \4 ^0 G
  2. *********************************************************************************************************& h, @4 b9 t! c- C4 T4 Z! U
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    4 k3 k! v7 z1 r" b
  4. *    功能说明: 配置MPU
    : c. ^0 a0 @7 R. t1 X9 y, n1 e
  5. *    形    参: 无) `  Q% D' I- L2 J
  6. *    返 回 值: 无
    7 w& C7 P) h. u- E
  7. *********************************************************************************************************
    - i8 i- |! Q+ ^0 p  P9 E+ l
  8. */# Q; Z; n$ q- V! P5 t1 P
  9. static void MPU_Config( void )/ P' E: i2 R; t: _
  10. {
    * o' d/ g( i: Q% S
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;8 t  {: \3 v+ z. ]: r# y& ?" k4 H
  12. 7 _" f% s8 A. f( ^- s$ H
  13.     /* 禁止 MPU */1 m, f/ D/ X, |+ W% P2 f( f
  14.     HAL_MPU_Disable();3 ]# ?9 @  `  l' e3 n3 @

  15. 8 x2 d# ^0 V% i4 c* a
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    2 U4 m  n9 M  T6 w1 Z& [6 _
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;5 B# f. t1 M5 X2 G9 i( _% Q+ k/ g1 L
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    2 g4 B+ x* z9 a( |6 O0 A; K
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;. A% Q; y" M. }- {; y
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    , X' J+ {$ U1 C( u
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    # I; @1 a. x" ?( f+ m( p6 `
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;3 C) ^: n. v3 H  _& A( h7 y
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;( {# b2 O5 J! j5 a6 R
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    9 `# M; w  x: w' t- v7 n( n
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;& V5 A. Z! x6 K7 `- @1 I
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    6 x6 w& v% v' j8 n6 u
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    ; ]' {% V% d  j8 c

  28. $ e  L% S  n) h5 u4 h* R' j6 I5 v
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    % }! u4 z( J9 l8 o  e  m
  30. - m3 p& C# j+ C) J9 A
  31.   m4 Q) D# C6 E" F
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */8 q5 }# q5 B  t, F0 ~- V5 i
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    , j4 o' H) `- ]3 c. |% F( m" J+ `
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    8 [# k# ?4 {+ Y9 T
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    ; G- [! r' B) [
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;% {% g, f1 A% U7 F
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;5 j: N) b% W; c2 o
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    + I6 ~% ^, g; ]; L" N) _* v
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;, F" v% H. ~9 b) A8 r" a
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    8 s" g  }! K  l$ k
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    8 W+ c( L% {  e8 W+ ^. Z
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;$ @0 I% M7 Q; \% H( X
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;2 [2 T# ?$ n# B) Y4 l# E

  44. % d+ m( a# r" e" O* ]
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);; {0 {( s' n" [+ R) I# [

  46. 4 V: L2 d) ?5 \( o
  47.     /*使能 MPU */: d$ E" Z7 V% T0 f" b
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    ) v- Y, W# ]+ A7 U; G! A0 h: j
  49. }
    0 m, _. Y+ q5 y. c

  50. / S/ ^( v( f( s2 Q, I
  51. /*3 Q6 `6 f: M1 V- d9 j: Q6 Q
  52. *********************************************************************************************************( y! d9 v- _, U/ a8 @1 q
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
    ) \1 _7 h; B/ [- l' F
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache; M' d) g# \5 D# {% |4 \
  55. *    形    参: 无
    4 L$ _( Z' I7 X$ e: q
  56. *    返 回 值: 无
    7 ^8 O# m+ T/ ~* k
  57. *********************************************************************************************************
    6 q1 S# D( L. T/ H; e: q
  58. */( \/ b) d) X& B; N% \
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    9 _4 l* V6 m& [
  60. {
    2 K/ K8 s" K3 \5 j7 S% c
  61.     /* 使能 I-Cache */
    ( E- I1 ]# V& }6 M! a" _
  62.     SCB_EnableICache();9 r' N6 O- o: z) `8 R4 c5 u

  63. ' J+ |" N9 O/ p; [" b& u
  64.     /* 使能 D-Cache */
    # T% G  Z7 `! K4 W1 L' R! ~( i# p( R! M; V
  65.     SCB_EnableDCache();
    - U) f8 }2 _; l6 l
  66. }
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8 `& z; S' f1 `4 l  主功能:& H5 x9 H+ D6 n3 v, q. R' @
/ n4 S7 g& H# ], F& A
主程序实现如下操作:
% L% }3 t. C  l7 {% Z# j
2 |5 G6 a# d  m0 ~  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
" h$ h1 {0 w5 F+ s% M) X  按下按键K1,串口打印1024点实数单精度FFT的幅频响应和相频响应。  g& g: l! j& Y, ^
  按下按键K2,串口打印1024点实数双精度FFT的幅频响应和相频响应。
3 l4 o$ X( j# n3 }: k2 q1 ^
  1. /*0 o' Q- w! h8 B7 O
  2. *********************************************************************************************************8 Y% A9 |8 m1 ]  A
  3. *    函 数 名: main" D" V6 Y: m- e
  4. *    功能说明: c程序入口
      O: \% Z( B  B. r" c* s6 x, b
  5. *    形    参: 无
    7 H  K$ I: F( Q2 f# F( F" ^: @  d- f# H
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    9 B5 q* _) _& \
  7. *********************************************************************************************************  s, c! U  [( t! y; j: B" F' [
  8. */
    ( h# k1 H. \* _% e) [& {
  9. int main(void)% H. a: _" t9 G( Y
  10. {) G$ l3 D5 ~, G" K6 Q
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    ( _8 h: B/ T; n. A) r
  12. , z$ _7 M) W- s) M  P
  13. ! u! W( P  i6 f. |5 M$ s- A/ I7 v5 G
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */: m4 {) u. K0 t. ?; p
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
    % B2 B+ C! `. X7 `
  16. ; A; y5 h5 j  Y/ b" M" N
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */( q& g2 S- `& j7 ?
  18. ! z8 T# M9 U* G
  19.   W+ r2 h7 q# y0 f0 g
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */& @) k  ?' u7 v. `: U, _

  21. ( ]0 \( s. d0 A; @* q0 N3 L4 `! s
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    6 @+ v# j8 f' V4 k7 i8 _5 f+ r4 _% M
  23.     while (1)
    + S' B( G! A/ t" ~5 a
  24.     {  D# {& t( x' L# ?2 X( A  t4 P, x
  25.         bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
    ' Q# m7 ~' E* K; ~& h. G$ f+ W: e

  26. + a$ t9 X! A0 E& ?3 v& r0 {
  27. . g4 {9 T9 P3 R! a' R/ n5 U+ E. m
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    ; V8 \, c  p3 c8 T3 g
  29.         {! s2 Y- L. E. T/ U' D' D" J
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    ' f3 ?+ }7 K  J; U* C3 Y/ H
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   , y3 J* L, u1 [( z, f
  32.         }
    5 K7 u1 t7 N8 R
  33. ! Y% ?$ w. _1 V1 a# O# E
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    5 m) }" I! o5 l9 r* V0 L# t
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)2 t7 m/ k: s) [' k) w
  36.         {
    + U6 q- U3 I% z1 U: I# c5 p7 V
  37.             switch (ucKeyCode)' v0 B, }0 e: z  H' ^" M
  38.             {& f& U% F8 N8 m. A) Z
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */0 {$ e! S' z# D1 O
  40.                     arm_rfft_f32_app();8 t" ~) }5 r- [" c" e4 J
  41.                     break;$ e4 d+ q5 f* R: Z9 l( A
  42. ; `. I$ o  E3 {2 Y4 f- I
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */7 [% z' p! V( V: s
  44.                     arm_rfft_f64_app();; @  p. [$ i1 v. q
  45.                     break;9 s4 H/ W" U7 y( U

  46. - S8 J! Q# r' u0 T+ h# x* B, \
  47. ' J) D+ b% R3 w+ a8 K% v
  48.                 default:- y! Z$ ?( s- ^8 q$ ]
  49.                     /* 其它的键值不处理 */4 R; P7 i% v# z; o0 u9 O6 f0 S7 T
  50.                     break;# o# w% Y! X2 n0 ]. o
  51.             }7 k" e5 D0 }4 z: \" K, g
  52.         }. J0 f/ i5 f5 v9 F! j! ]3 B* B

  53. 4 w) C  p7 x& o7 f4 H0 C
  54.     }
    7 s  ~2 n) e! g4 K1 p9 E
  55. }
复制代码

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8 f+ @; x7 g! ^8 T9 R+ i% G! ?本章节设计到实数FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。3 ^% u8 y- ^: [+ F
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