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【经验分享】STM32H7复数浮点FFT(支持单精度和双精度)

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-1 22:00
30.1 初学者重要提示
  新版DSP库浮点FFT推荐使用混合基函数arm_cfft_f32,而基2函数arm_cfft_radix2_f32和基4函数arm_cfft_radix4_f32将废弃。ARM说明如下:
Earlier releases of the library provided separate radix-2 and radix-4 algorithms that operated on floating-point data.  These functions are still provided but are deprecated.  The older functions are slower and less general than the new functions.
DSP库的早期发行版提供了单独的radix-2和radix-4对浮点数据进行运算的算法。 这些功能仍然提供,但已弃用。 相比新版函数,老版的功能较慢且通用性较低
30.2 复数浮点FFT说明
30.2.1 功能描述

当前复数FFT函数支持三种数据类型,分别是浮点,定点Q31和Q15。这些FFT函数有一个共同的特点,就是用于输入信号的缓冲,在转化结束后用来存储输出结果。这样做的好处是节省了RAM空间,不需要为输入和输出结果分别设置缓存。由于是复数FFT,所以输入和输出缓存要存储实部和虚部。存储顺序如下:{real[0], imag[0], real[1], imag[1],………………} ,在使用中切记不要搞错。

30.2.2 浮点FFT
浮点复数FFT使用了一个混合基数算法,通过多个基8与单个基2或基4算法实现。根据需要,该算法支持的长度[16,32,64,...,4096]和每个长度使用不同的旋转因子表。

浮点复数FFT使用了标准的FFT定义,FFT正变换的输出结果会被放大fftLen倍数,计算FFT逆变换的时候会缩小到1/fftLen。这样就与教科书中的定义一致了。

定义好的旋转因子和位反转表已经在头文件arm_const_structs.h中定义好了,调用浮点FFT函数arm_cfft_f32时,包含相应的头文件即可。比如:

arm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len64, pSrc, 1, 1)

上式就是计算一个64点的FFT逆变换包括位反转。数据结构arm_cfft_sR_f32_len64可以认为是常数,计算的过程中是不能修改的。同样是这种数据结构还能用于混合基的FFT正变换和逆变换。

早期发布的浮点复数FFT函数版本包含基2和基4两种方法实现的,但是不推荐大家再使用。现在全部用arm_cfft_f32代替了。

30.3 单精度函数arm_cfft_f32的使用(含幅频和相频)
30.3.1 函数说明

函数原型:

  1. void arm_cfft_f32(
  2.   const arm_cfft_instance_f32 * S,
  3.         float32_t * p1,
  4.         uint8_t ifftFlag,
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

函数描述:

这个函数用于单精度浮点复数FFT。

函数参数:

1、  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:

  arm_cfft_sR_f32_len16,16点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len32,32点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len64,64点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len128,128点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len256,256点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len512,512点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len1024,1024点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len2048,2048点FFT
  arm_cfft_sR_f32_len4096,4096点FFT
2、  第2个参数是复数地址,存储顺序是实部,虚部,实部,虚部,依次类推。

3、  第3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。

4、  第4个参数用于设置输出位反转,bitReverseFlag=1表示使能,bitReverseFlag=0表示禁止。

30.3.2 使用举例并和Matlab比较
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。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f32_app
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f32计算幅频和相频
  5. *    形    参:无
  6. *    返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. static void arm_cfft_f32_app(void)
  10. {
  11.     uint16_t i;

  12.     ifftFlag = 0;
  13.     doBitReverse = 1;

  14.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
  15.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
  16.     {
  17.         /* 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° */
  18.         testInput_f32[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);
  19.         testInput_f32[i*2+1] = 0;
  20.     }

  21.     /* CFFT变换 */
  22.     arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32, ifftFlag, doBitReverse);

  23.     /* 求解模值  */
  24.     arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32, testOutput_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);


  25.     printf("=========================================\r\n");   

  26.     /* 求相频 */
  27.     PowerPhaseRadians_f32(testInput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);

  28.     /* 串口打印求解的模值 */
  29.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
  30.     {
  31.         printf("%f, %f\r\n", testOutput_f32<i>,</i> Phase_f32);
  32.     }   
  33. }
复制代码

运行函数arm_cfft_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_cfft_f32计算的做对比。

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::

  1. Fs = 1024;               % 采样率
  2. N  = 1024;               % 采样点数
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率

  6. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
  7. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
  8. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
  9. Mag = abs(y);

  10. subplot(2,2,1);
  11. plot(f, Mag);
  12. title('Matlab计算幅频响应');
  13. xlabel('频率');
  14. ylabel('赋值');

  15. subplot(2,2,2);
  16. realvalue = real(y);
  17. imagvalue = imag(y);
  18. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
  19. title('Matlab计算相频响应');
  20. xlabel('频率');
  21. ylabel('相角');

  22. subplot(2,2,3);
  23. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应
  24. title('STM32计算幅频响应');
  25. xlabel('频率');
  26. ylabel('赋值');

  27. subplot(2,2,4);
  28. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
  29. title('STM32计算相频响应');
  30. xlabel('频率');
  31. ylabel('相角');
复制代码

运行Matlab后的输出结果如下:

016310ca731a920e59d2d124c5059ea3.png


从上面的对比结果中可以看出,Matlab和函数arm_cfft_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。

30.4 双精度函数arm_cfft_f64的使用(含幅频和相频)
30.4.1 函数说明

函数原型:

  1. void arm_cfft_f64(
  2.   const arm_cfft_instance_f64 * S,
  3.         float64_t * p1,
  4.         uint8_t ifftFlag,
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

函数描述:

这个函数用于双精度浮点复数FFT。

函数参数:

1、 第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:

  arm_cfft_sR_f64_len16,16点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len32,32点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len64,64点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len128,128点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len256,256点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len512,512点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len1024,1024点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len2048,2048点FFT
  arm_cfft_sR_f64_len4096,4096点FFT
2、  第2个参数是复数地址,存储顺序是实部,虚部,实部,虚部,依次类推。

3、  第3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。

4、  第4个参数用于设置输出位反转,bitReverseFlag=1表示使能,bitReverseFlag=0表示禁止。

30.4.2 使用举例并和Matlab比较
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。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f64_app
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f64计算幅频和相频
  5. *    形    参:无
  6. *    返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. static void arm_cfft_f64_app(void)
  10. {
  11.     uint16_t i;
  12.     float64_t lX,lY;

  13.     ifftFlag = 0;
  14.     doBitReverse = 1;

  15.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
  16.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
  17.     {
  18.         /* 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° */
  19.         testInput_f64[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);
  20.         testInput_f64[i*2+1] = 0;
  21.     }

  22.     /* CFFT变换 */
  23.     arm_cfft_f64(&arm_cfft_sR_f64_len1024, testInput_f64, ifftFlag, doBitReverse);

  24.     /* 求解模值  */
  25.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
  26.     {
  27.          lX = testInput_f64[2*i];            /* 实部*/
  28.         lY = testInput_f64[2*i+1];          /* 虚部 */  
  29.         testOutput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */
  30.     }

  31.     printf("=========================================\r\n");   

  32.     /* 求相频 */
  33.     PowerPhaseRadians_f64(testInput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);


  34.     /* 串口打印求解的模值 */
  35.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
  36.     {
  37.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutput_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);
  38.     }   

  39. }</span></span>
复制代码

运行函数arm_cfft_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_cfft_f64计算的做对比。

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::

  1. Fs = 1024;               % 采样率
  2. N  = 1024;               % 采样点数
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率

  6. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
  7. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
  8. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
  9. Mag = abs(y);

  10. subplot(2,2,1);
  11. plot(f, Mag);
  12. title('Matlab计算幅频响应');
  13. xlabel('频率');
  14. ylabel('赋值');

  15. subplot(2,2,2);
  16. realvalue = real(y);
  17. imagvalue = imag(y);
  18. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
  19. title('Matlab计算相频响应');
  20. xlabel('频率');
  21. ylabel('相角');

  22. subplot(2,2,3);
  23. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应
  24. title('STM32计算幅频响应');
  25. xlabel('频率');
  26. ylabel('赋值');

  27. subplot(2,2,4);
  28. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
  29. title('STM32计算相频响应');
  30. xlabel('频率');
  31. ylabel('相角');
复制代码

运行Matlab后的输出结果如下:

52cc206587db0682a52088a4b86b74a7.png


从上面的对比结果中可以看出,Matlab和函数arm_cfft_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。

30.5 实验例程说明(MDK)
配套例子:

V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)

实验目的:

学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点

实验内容:

启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。
按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。

使用AC6注意事项

特别注意附件章节C的问题

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

cd890e0dfd3b1b8ef8739e8fc4f01506.png


RTT方式打印信息:

3e0904c0bc6437129747395634ee984c.png


程序设计:

  系统栈大小分配:

48fceb9a7ee8270c0994ee790dcf8ade.png


  RAM空间用的DTCM:

087136cc201250628a295aceefc51c8e.png


  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: bsp_Init
  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
  5. *    形    参:无
  6. *    返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. void bsp_Init(void)
  10. {
  11.     /* 配置MPU */
  12.     MPU_Config();

  13.     /* 使能L1 Cache */
  14.     CPU_CACHE_Enable();

  15.     /*
  16.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
  17.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
  18.        - 设置NVIC优先级分组为4。
  19.      */
  20.     HAL_Init();

  21.     /*
  22.        配置系统时钟到400MHz
  23.        - 切换使用HSE。
  24.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
  25.     */
  26.     SystemClock_Config();

  27.     /*
  28.        Event Recorder:
  29.        - 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。
  30.        - 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
  31.     */   
  32. #if Enable_EventRecorder == 1  
  33.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
  34.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
  35.     EventRecorderStart();
  36. #endif

  37.     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 */
  38.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
  39.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
  40.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
  41.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
  42. }
复制代码

  MPU配置和Cache配置:

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。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: MPU_Config
  4. *    功能说明: 配置MPU
  5. *    形    参: 无
  6. *    返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. static void MPU_Config( void )
  10. {
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

  12.     /* 禁止 MPU */
  13.     HAL_MPU_Disable();

  14.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
  15.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  16.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
  17.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
  18.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  19.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  20.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  21.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  22.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
  23.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
  24.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  25.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  26.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);


  27.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
  28.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  29.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
  30.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
  31.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  32.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  33.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
  34.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  35.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
  36.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
  37.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  38.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  39.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

  40.     /*使能 MPU */
  41.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
  42. }

  43. /*
  44. *********************************************************************************************************
  45. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
  46. *    功能说明: 使能L1 Cache
  47. *    形    参: 无
  48. *    返 回 值: 无
  49. *********************************************************************************************************
  50. */
  51. static void CPU_CACHE_Enable(void)
  52. {
  53.     /* 使能 I-Cache */
  54.     SCB_EnableICache();

  55.     /* 使能 D-Cache */
  56.     SCB_EnableDCache();
  57. }
复制代码

  主功能:

主程序实现如下操作:

  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。
  按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。
  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: main
  4. *    功能说明: c程序入口
  5. *    形    参: 无
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. int main(void)
  10. {
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */


  12.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
  13.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */

  14.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */


  15.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */

  16.     /* 进入主程序循环体 */
  17.     while (1)
  18.     {
  19.         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 */


  20.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
  21.         {
  22.             /* 每隔100ms 进来一次 */
  23.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
  24.         }

  25.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
  26.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
  27.         {
  28.             switch (ucKeyCode)
  29.             {
  30.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
  31.                     arm_cfft_f32_app();
  32.                     break;

  33.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
  34.                     arm_cfft_f64_app();
  35.                     break;


  36.                 default:
  37.                     /* 其它的键值不处理 */
  38.                     break;
  39.             }
  40.         }

  41.     }
  42. }
复制代码

30.6 实验例程说明(IAR)

配套例子:

V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)

实验目的:

学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点

实验内容:

启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。
按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。

使用AC6注意事项

特别注意附件章节C的问题

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

4adc5a7bc756a70e790db70e96d2f961.png


RTT方式打印信息:

bb501e3a18d988fae79bb3d528354ec8.png


程序设计:

  系统栈大小分配:

8d431d2b5933b4c575fee14771ae26bb.png


  RAM空间用的DTCM:

b4f7a8e1d3ad8c821f8894a6c6f59d2d.png


  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: bsp_Init
  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
  5. *    形    参:无
  6. *    返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. void bsp_Init(void)
  10. {
  11.     /* 配置MPU */
  12.     MPU_Config();

  13.     /* 使能L1 Cache */
  14.     CPU_CACHE_Enable();

  15.     /*
  16.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
  17.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
  18.        - 设置NVIC优先级分组为4。
  19.      */
  20.     HAL_Init();

  21.     /*
  22.        配置系统时钟到400MHz
  23.        - 切换使用HSE。
  24.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
  25.     */
  26.     SystemClock_Config();

  27.     /*
  28.        Event Recorder:
  29.        - 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。
  30.        - 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
  31.     */   
  32. #if Enable_EventRecorder == 1  
  33.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
  34.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
  35.     EventRecorderStart();
  36. #endif

  37.     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 */
  38.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
  39.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
  40.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
  41.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
  42. }
复制代码

  MPU配置和Cache配置:

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。

  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: MPU_Config
  4. *    功能说明: 配置MPU
  5. *    形    参: 无
  6. *    返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. static void MPU_Config( void )
  10. {
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

  12.     /* 禁止 MPU */
  13.     HAL_MPU_Disable();

  14.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
  15.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  16.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
  17.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
  18.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  19.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  20.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  21.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  22.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
  23.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
  24.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  25.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  26.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);


  27.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
  28.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
  29.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
  30.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
  31.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  32.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
  33.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
  34.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  35.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
  36.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
  37.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
  38.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

  39.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

  40.     /*使能 MPU */
  41.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
  42. }

  43. /*
  44. *********************************************************************************************************
  45. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
  46. *    功能说明: 使能L1 Cache
  47. *    形    参: 无
  48. *    返 回 值: 无
  49. *********************************************************************************************************
  50. */
  51. static void CPU_CACHE_Enable(void)
  52. {
  53.     /* 使能 I-Cache */
  54.     SCB_EnableICache();

  55.     /* 使能 D-Cache */
  56.     SCB_EnableDCache();
  57. }
复制代码

  主功能:

主程序实现如下操作:

启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。
按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。
  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: main
  4. *    功能说明: c程序入口
  5. *    形    参: 无
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. int main(void)
  10. {
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */


  12.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
  13.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */

  14.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */


  15.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */

  16.     /* 进入主程序循环体 */
  17.     while (1)
  18.     {
  19.         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 */


  20.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
  21.         {
  22.             /* 每隔100ms 进来一次 */
  23.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
  24.         }

  25.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
  26.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
  27.         {
  28.             switch (ucKeyCode)
  29.             {
  30.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
  31.                     arm_cfft_f32_app();
  32.                     break;

  33.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
  34.                     arm_cfft_f64_app();
  35.                     break;


  36.                 default:
  37.                     /* 其它的键值不处理 */
  38.                     break;
  39.             }
  40.         }

  41.     }
  42. }
复制代码

30.7 总结
本章节设计到FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。



收藏 评论0 发布时间:2022-1-1 22:00

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