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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6 |1 V* ]) b! T+ c  `# b  p
  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:
! Z7 e4 o7 z+ o" g7 CEarlier 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.
% w, Y! B; N, o! f1 i4 o$ QDSP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" C  A+ y, D. [- I' J0 G" D
30.2 复数浮点FFT说明
3 ]0 \; \: F  `30.2.1 功能描述

3 w! O- b' W. x9 k' ]( z, b. f: h. Q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。
/ |' ^5 K6 L8 E/ a% U
+ K$ W4 ?1 ]: R0 f% }9 I% E2 O1 \30.2.2 浮点FFT
: ?# G3 S6 E0 f3 N, U3 w7 b/ F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。
3 A0 G9 y0 {3 p' M5 y5 Q- V
2 K, B4 Q" d5 ?: S4 I+ L+ R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。' y) S, @' N9 a0 Z
& J( G+ \/ h2 c) U
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:# H+ `- l" K& H) M

5 J1 Q6 L0 ~7 q& w2 ~; Farm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len64, pSrc, 1, 1)
& H: ^! Y  F. {% A5 a
; h' Z6 Q7 q" i8 V4 V) Z; X6 H" p, e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。: }' X9 w' u2 \4 E4 ^* W. {
4 k" r0 M' `1 O$ @7 X7 J1 p
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。
) D* {5 G2 ?# o% J  i+ U
: v# P8 T3 m4 Y) u6 e30.3 单精度函数arm_cfft_f32的使用(含幅频和相频)
# k* O: k! _$ n! v30.3.1 函数说明
  S- `4 d8 Q7 N$ R2 v, J- L! ?
函数原型:; ~# }* K, X3 \1 t8 [, ]
) k/ m% E  _! ?9 X8 n
  1. void arm_cfft_f32(7 z+ u+ X6 \! J& V% N/ d; J) f" \" Y
  2.   const arm_cfft_instance_f32 * S,; Y" s0 y9 Z8 T* \2 c& M! p  F
  3.         float32_t * p1,
    + \2 C& }' B" I7 A; c  C
  4.         uint8_t ifftFlag,/ |) k; Y8 _# W: x" n% s3 G
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码
( h* P2 N8 c) o$ r
函数描述:0 N, e0 C& A) Z* y( ~

; l$ w, D( b( Q2 q! b: n这个函数用于单精度浮点复数FFT。2 O/ s  o/ |3 m, H- u
& m3 Q% p- N/ P
函数参数:0 D; c/ i- I9 ]/ }5 @* k
# C# y* D$ p' Y& i/ `4 C2 U* R
1、  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:- A3 u. z( ?2 m5 U: }8 C" _

% {5 H2 P5 @$ G, c4 @; S" g  arm_cfft_sR_f32_len16,16点FFT
# f3 g* i% I9 Y6 |9 b0 i# Y  arm_cfft_sR_f32_len32,32点FFT* a( I- `5 C" X- c! r5 i7 ^; @+ @
  arm_cfft_sR_f32_len64,64点FFT
! ?+ p" R9 V4 a' n  J  arm_cfft_sR_f32_len128,128点FFT
! L% G7 C" {3 F$ ^, P' P  arm_cfft_sR_f32_len256,256点FFT
; K9 O' ?5 ~6 ?+ Q# A0 x  arm_cfft_sR_f32_len512,512点FFT1 Q% i0 J6 C1 |
  arm_cfft_sR_f32_len1024,1024点FFT
" Z- L+ w  ]1 i1 A% J  arm_cfft_sR_f32_len2048,2048点FFT
# T7 |/ L& j2 e5 Y! R  arm_cfft_sR_f32_len4096,4096点FFT( k2 }- F9 k/ C+ _& U
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。
8 k0 H6 u6 r( K% I4 w# `' X2 q$ n# v3 f. Q1 D& l" ]
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。! D+ s4 j9 Z6 u& d
2 ?% T7 n# L; Q+ N! L, e
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。7 ?# ~( M+ O# i% X& r3 T7 i' a

9 ]" X# g* K% _( }! B! p30.3.2 使用举例并和Matlab比较
+ U+ C+ D) F0 g5 @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。
7 p) R0 h* v% g$ J1 ^7 n$ Z8 k1 c% y& I6 ^; _) n* F9 ^$ _* X/ E" I* S
  1. /*  K1 I# L, U; a& B
  2. *********************************************************************************************************% R: G( |% I, \$ C3 m
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f32_app
    " c& Q* {+ A2 ]: z/ @
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f32计算幅频和相频+ w0 |# Y8 M% |! q3 C
  5. *    形    参:无- f: ^8 \6 t' \* ?: ^( V3 P
  6. *    返 回 值: 无6 Y8 h" ?5 H: a7 G
  7. *********************************************************************************************************
    3 ?! v: X. s; S; w, M1 W- Y2 }  i
  8. */
    8 {! \, J$ _/ c4 \3 U/ l0 [# K1 F
  9. static void arm_cfft_f32_app(void)( s6 |8 z8 i  _# H; @
  10. {
    1 S  G& o# y6 ~! C4 S! R
  11.     uint16_t i;
    7 N$ _4 T, e+ E1 ?- H2 O# S3 W" I

  12. 1 O( k) \  c% R  Z& j+ U, J" T0 g  m
  13.     ifftFlag = 0;
    8 B% w/ g9 v; M1 K% w; d
  14.     doBitReverse = 1; ) R% \) D* M9 D/ X) R
  15. 4 _5 h! H2 D" t+ Z. I
  16.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
    7 q) R, Q" ~& ~& H, m2 o4 y* K. c
  17.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    % s- r2 R  L& \
  18.     {, y/ x1 \3 \5 h" V% U3 J* O: E
  19.         /* 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° */
    8 M7 J6 O: b2 b: I
  20.         testInput_f32[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);' S8 N5 A3 H: y& C
  21.         testInput_f32[i*2+1] = 0;* p. |; x7 w2 r( d5 X) D0 c) K; c8 Y
  22.     }
    3 A4 Z5 y/ r/ \
  23. , J' x6 B: m! T* W% ^. U) O3 d
  24.     /* CFFT变换 */ 8 z7 b6 c, g! h7 b
  25.     arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32, ifftFlag, doBitReverse);% `8 l( x4 s- Q- V+ U9 G/ V2 T

  26. 8 l+ A7 M3 J# i+ X: i% }
  27.     /* 求解模值  */ 3 B" F, g# I3 A5 o" p
  28.     arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32, testOutput_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);0 X8 w+ j. Z  ^; o. i) S6 v
  29. 4 y* [) q3 _, q& m% e

  30. 5 z% F: {, c, H
  31.     printf("=========================================\r\n");    # D3 y2 ?3 y3 e

  32. * T  F' h3 n+ f" s
  33.     /* 求相频 */
    - E2 r/ _% G7 E
  34.     PowerPhaseRadians_f32(testInput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);
    1 j: [& l' Q! I4 G* n" T# F" Z
  35. 7 H4 {, h; {& S& C
  36.     /* 串口打印求解的模值 */0 t- f. g" Z. N8 z) _# w: R
  37.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    8 ^+ a; T4 \2 L. h
  38.     {* I& ?: Z+ B3 {/ H
  39.         printf("%f, %f\r\n", testOutput_f32<i>,</i> Phase_f32);) n  b' }! y9 [! d8 J
  40.     }    & [0 n7 C( x9 y
  41. }
复制代码
! b- k, P; [4 E9 n' E- s7 Z; l
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。. [, U" k, p" O3 @
, B% s1 T, ^/ y" T5 G
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::) T8 l: \- `+ D6 G6 Z7 e

( [; ], b: Y4 }: l5 A; ?
  1. Fs = 1024;               % 采样率
      z4 Y3 @# B0 ~$ M# y
  2. N  = 1024;               % 采样点数) |8 C6 J. [( @3 v) U1 a
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列2 w9 r4 I* `5 E2 L* [$ Y
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列7 |) O9 a. D. d5 O
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率
    % h- e) t3 Z' p6 r

  6. ' x- D; w3 f2 ^2 `4 n3 h3 k1 O
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成$ f5 V' J2 y! Y8 z% n
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    8 Q  U2 \1 f5 E4 B9 u/ Z
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换9 j" @$ m' `8 ]$ e7 X  w. A4 k2 I
  10. Mag = abs(y);) z, {" j/ P1 s( q# n* j2 K
  11. / Q2 w3 P2 c) s
  12. subplot(2,2,1);, g! R, M' X. G/ P, [6 X( y
  13. plot(f, Mag);
    # o, j& O4 e; ~9 j) C
  14. title('Matlab计算幅频响应');% g8 o$ a8 w" f  w+ ~. d) _" |
  15. xlabel('频率');
    ' ?& {  \2 @/ \1 q8 \3 Z; @
  16. ylabel('赋值');, V, \5 D8 E7 Z3 N

  17. 6 K4 v) R; l/ F+ J+ k9 L
  18. subplot(2,2,2);- H4 n! o2 t$ q2 `
  19. realvalue = real(y);- `+ o5 t: G" j! u% K
  20. imagvalue = imag(y);3 p# P* S9 Q; V: w  ]( R" d4 c* p
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    / r8 v' T/ s& X' {! o7 a
  22. title('Matlab计算相频响应');* W, ^) }, e! y# s  W4 Y  R# U
  23. xlabel('频率');& s6 z0 f( [2 V: O9 B! m0 W
  24. ylabel('相角');& }' D1 r+ }' e+ D" p1 N

  25. ! B/ N7 _; @( ^8 W- H: r
  26. subplot(2,2,3);3 D* L) S5 o% }3 U$ M. h4 ~
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应" q& H/ A. D. H7 {& J/ d
  28. title('STM32计算幅频响应');
    # B1 q5 V$ H' ^' G
  29. xlabel('频率');
    2 j9 ^6 ]( |% y: s5 `6 u
  30. ylabel('赋值');
    8 \! N. i6 X. q7 d9 B
  31. . f5 S5 F% S! P8 E8 I
  32. subplot(2,2,4);
    . W# z: V, L; m5 k/ w7 }
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应4 f- N! c% ]& v* ~
  34. title('STM32计算相频响应');
    " S+ M, W3 {) \4 J% X
  35. xlabel('频率');
    / Q4 b6 [' a3 N) [- J  F7 H+ }
  36. ylabel('相角');
复制代码

6 n4 d6 ?8 a+ \' E1 h4 x2 o5 {; }& {) n运行Matlab后的输出结果如下:+ n0 a0 H+ W" y# v

5 b- q' O: h% o0 F; D
016310ca731a920e59d2d124c5059ea3.png

- e$ x2 o' U: V2 ~* ]: i* J
7 B" L4 v% R( E3 A% Q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。" r6 U1 C  ~, n. W
+ V1 W  x8 b3 r) |$ N- @
30.4 双精度函数arm_cfft_f64的使用(含幅频和相频)4 [" ~: b8 @2 Y( L
30.4.1 函数说明

1 ~! @4 y+ t# D% T% i8 W% p函数原型:
: J: i) K/ r. O. i& f6 x- X3 Q; M; [  B" L. F5 Y
  1. void arm_cfft_f64(+ x8 L* C6 V4 ^& Q
  2.   const arm_cfft_instance_f64 * S,
    7 P1 N" j9 J9 g/ F: M
  3.         float64_t * p1,4 w2 W+ [, J7 y" b: `
  4.         uint8_t ifftFlag,
    , `0 V# N1 g+ K. P  J( b9 d' I
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码
! U& Y# s+ ]+ D5 c4 X+ ^6 n5 O, _- B/ F
函数描述:
/ C6 A& z1 L$ ]* w& I- i0 A/ k
这个函数用于双精度浮点复数FFT。/ `8 d1 A' T, {' T! s/ D

3 w' k# E0 m3 J- f2 m# ^函数参数:2 B- c: C% M3 F' @2 @6 b- I
: D: }1 C0 n# A4 @
1、 第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:( A# k, E/ s$ ^1 n' n0 w
. [$ @, X: w% N) [" q8 {- E1 _% c
  arm_cfft_sR_f64_len16,16点FFT
" b' [1 m3 i+ w: ]: M  arm_cfft_sR_f64_len32,32点FFT. U8 u$ D4 P& N$ R7 c
  arm_cfft_sR_f64_len64,64点FFT- b) w8 G$ h6 J) J/ h* }
  arm_cfft_sR_f64_len128,128点FFT
) ~: p+ k0 ]5 k  arm_cfft_sR_f64_len256,256点FFT
. Z  L7 t+ o. w+ T! c% o  arm_cfft_sR_f64_len512,512点FFT' r  m3 a9 h+ K1 Q8 x6 K/ B
  arm_cfft_sR_f64_len1024,1024点FFT
& Q2 p1 C. U" e7 f8 |  arm_cfft_sR_f64_len2048,2048点FFT
& g0 a3 H4 p8 |  arm_cfft_sR_f64_len4096,4096点FFT( Y2 i. y6 q/ G
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。9 v/ `% o- I5 e: `* Q1 @

7 B# I' t- s3 ~8 N3、  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。
6 C, R% {/ y9 R/ C/ p) C6 z7 R& A" _5 \. S& a
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。
5 O$ d& d0 g2 T/ B9 g
* U. z0 H+ S, f' n# h" e30.4.2 使用举例并和Matlab比较# G# s$ z. m  A4 ~
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。& j3 C8 |- ~' ?4 ]* T9 F/ Y
: A  R% G7 Z3 ]7 w" {, V
  1. /*3 L/ @/ g7 E; y' p6 l' P0 Y* ?& A
  2. *********************************************************************************************************
    " B' W# o- v. q7 c  k) ~1 a
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f64_app
    5 V1 E7 k; u7 [8 t6 c. S& x
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f64计算幅频和相频: h$ G8 E+ ~% z$ x; L1 q4 B7 l1 j
  5. *    形    参:无
    / ?$ @3 l1 D) Q7 [7 W
  6. *    返 回 值: 无7 l) J) \& X' e, k& N7 V
  7. *********************************************************************************************************
    ) y* @4 M( A* i! |: ]
  8. */
    ) V: K. Z: x9 t3 Q
  9. static void arm_cfft_f64_app(void)7 }) r. n; b/ U9 ]
  10. {
    & |! |9 R; B: i- N8 L; F
  11.     uint16_t i;
    : a1 Z! P+ C$ H8 Z5 ^/ T$ B
  12.     float64_t lX,lY;7 g4 o& f) U+ @

  13. 9 k+ s( A- H( S6 S9 Q
  14.     ifftFlag = 0;
    5 m3 K% k  U1 [
  15.     doBitReverse = 1;
    . v, [4 _2 q6 _; S6 N
  16. + q4 ]2 h& N; I
  17.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
    : l* P& E! a: J& A2 R3 B; t
  18.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    % z" {/ Z1 A! g9 w, w, m5 ^0 |% d' Y7 @
  19.     {1 H& }& \5 p: g' C$ ]: \
  20.         /* 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° */
    $ a4 J' @: t8 _# }, M
  21.         testInput_f64[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);' e; s! e0 k( _. f( T2 M
  22.         testInput_f64[i*2+1] = 0;; k/ U4 J! m$ Z/ _  u
  23.     }
    " V! A, C! v* P' ^' H1 B. ]
  24. ! V& y% @% P2 E5 o7 J
  25.     /* CFFT变换 */
    , Y, Z" x4 b8 t! g
  26.     arm_cfft_f64(&arm_cfft_sR_f64_len1024, testInput_f64, ifftFlag, doBitReverse);
    8 g/ Q5 w0 e2 N( b% v+ W5 B

  27. - l" }! k# v; I
  28.     /* 求解模值  */
    3 ^. C! z2 q. S* `% U1 _
  29.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)% Q, A- O1 c9 ?( Q- X
  30.     {
    # y2 T; G2 l0 L1 s' `
  31.          lX = testInput_f64[2*i];            /* 实部*/1 T7 E% ?+ v5 v/ O" w" z
  32.         lY = testInput_f64[2*i+1];          /* 虚部 */  9 t: n% F* M' s8 |5 S
  33.         testOutput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */* {9 T1 J; r1 J
  34.     }( x+ R2 i: i. K7 F

  35. 6 H8 @5 N7 v5 u: M8 F
  36.     printf("=========================================\r\n");   
      }4 D: j" r6 y, D2 T( \9 L

  37. ( v  U( x: c' x6 T8 _
  38.     /* 求相频 */
    9 b, i) D- L: F) T3 R
  39.     PowerPhaseRadians_f64(testInput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);6 Z' |; J& `- y
  40. 9 |7 {) d6 Y0 ^1 G' {" D6 ~7 i

  41. / ]7 K% K! N% l, ^1 w' T) R
  42.     /* 串口打印求解的模值 */, G3 g; v  S/ K  [$ ~" m
  43.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    2 n  j  M0 A2 }. S
  44.     {) ~* H" [! E( r0 r9 y
  45.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutput_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);2 o2 d0 j* B, g; V* i4 z0 N
  46.     }    5 P# N* m2 b1 e7 s  k, R& V+ l
  47. 2 k, w- N/ o: x3 U9 W8 y0 L9 J
  48. }</span></span>
复制代码

$ Y# ~' k! o9 k& h4 H* {9 H# ?" {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。  g: z& L+ P$ m: O

/ [1 \' X$ b% i; R0 Y2 v& L& W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::* h, T1 [, n  h( e7 B1 j
' m( o+ d  i( D- m
  1. Fs = 1024;               % 采样率. B9 Q4 Q6 R2 B/ e' C
  2. N  = 1024;               % 采样点数9 a3 e5 H* f# J& }0 Y
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    ; j1 L% Z+ C/ S) r
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列* L$ w2 {6 q) Q4 \; M( N7 w& W
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率/ V0 [& i  T6 f# A
  6. ; m8 w" ^, F0 |* P: n9 F0 ]+ P1 G
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成- a, D! ]# g* N( }
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  - T! U: q* }* V7 C: y
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换" }0 J" A0 o! q4 F* a+ E
  10. Mag = abs(y);
    ; Z: I1 t7 u' |' q1 s. I

  11. 2 R8 N. Y3 Y6 o* ]
  12. subplot(2,2,1);  [0 Z! e6 K% U
  13. plot(f, Mag);
    " _! M+ r. s6 |+ u
  14. title('Matlab计算幅频响应');, {5 |, z3 t  _. |4 @
  15. xlabel('频率');
    ( ~% K' k$ s: r- S7 G; d
  16. ylabel('赋值');  |4 m+ m5 U& a; E$ j9 i
  17. 1 ~) q% h7 O; A6 S' D" L
  18. subplot(2,2,2);
      v( p" H6 ?  t9 p
  19. realvalue = real(y);
    ' W) Q& k' z) s0 M- G
  20. imagvalue = imag(y);% R! ]! m% O- i  `. f
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    - u% B5 d, q' k  w: |4 J. |3 {1 }
  22. title('Matlab计算相频响应');* Q8 Y- u6 F0 B  `" ~
  23. xlabel('频率');
    1 c5 Z# V( K/ i, K4 {' w+ a
  24. ylabel('相角');
    : O' i# J' ~' _( ]: B. b% [# X

  25. 6 A9 v9 t$ H  @4 I
  26. subplot(2,2,3);
    / r7 Y  u" ?3 [" a) _( ^' D
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应
    , b( O. \8 q* g/ Q* h
  28. title('STM32计算幅频响应');
    ' V8 j/ h, ]( q8 t
  29. xlabel('频率');
    : {9 J: I, t1 N/ B) w! f9 }
  30. ylabel('赋值');
    2 k+ p7 w. O2 H: W4 ]# J. p3 }
  31. * Q& O9 B  Q+ f5 K. m
  32. subplot(2,2,4);
    4 o$ B* ^1 U$ B7 _
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应* l1 W( d4 Z' w0 K: C; U
  34. title('STM32计算相频响应');7 J- M# d, ~0 m# j7 Y
  35. xlabel('频率');- s- X" p6 ~2 l% p' p! ~$ V
  36. ylabel('相角');
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1 A2 C' h2 A0 W3 l" Q& }1 T  @2 h( c运行Matlab后的输出结果如下:) K# C+ c% ]! f( ?$ ~9 Z' g

! d' z2 y! I* l2 t9 a: i
52cc206587db0682a52088a4b86b74a7.png

6 L" I" b: c/ e# C9 X8 u+ x7 E" B" Y8 `9 K  Q
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。1 n' A$ a+ G/ {
- z0 G7 x2 R; W
30.5 实验例程说明(MDK)
. ^: d& ?2 L1 E& H配套例子:4 W4 O9 B' k8 G, v+ n: x
/ I" Q0 u7 V- J9 Y' Z
V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
8 ~% {$ ~7 [% e. E8 e+ {8 {. G* b& N2 @  \; \
实验目的:" G& O* ], g- F2 ?
% t+ s" X9 _7 C4 w: S* J) Y
学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点  T; c/ R8 t* x
+ [0 E3 f) \" t' |8 ?- E0 F
实验内容:- K2 E; D9 ?7 t8 ?5 `. z) ^6 n

! f3 R( h: b) l8 ~启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。% t5 |/ U" |7 B- f
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。
- I. @# s4 u8 c& V) C' `3 R3 X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。
3 {0 o+ a( g- U/ i# }, _8 H
% R  ?* \/ v  ?, q  X% V使用AC6注意事项. |0 S* e8 ]3 n5 b0 v/ u% O
$ S- C9 k' [3 L
特别注意附件章节C的问题
$ u9 g# W) r7 o  W: T% Y$ L( s$ d7 P$ R8 h  |9 R
上电后串口打印的信息:
5 k: L0 t  L. J% ~$ o! ]  y' v+ I5 W/ A9 Z
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。) F# S" @' ~. Y9 S! ~# J9 U% _5 a
/ G) Q/ `% W1 E! [& a7 _8 \
cd890e0dfd3b1b8ef8739e8fc4f01506.png

/ S2 U' Y# a: O% C. A! S
0 U2 a+ j% o( L( G& lRTT方式打印信息:
7 `. p% W2 V: H) X* \3 _8 t2 K3 f; _. O& L5 t- K# |0 a
3e0904c0bc6437129747395634ee984c.png

" ^+ O2 U( z) B- E1 M$ ~! Y" B
" O" m8 o5 c; `% r3 Z7 g! D程序设计:5 j( L. k4 z- i3 S; p  W
  d% j+ @& |: Z  o
  系统栈大小分配:
' i# V, r5 o9 y# K3 L0 o) \) }% k  Y
48fceb9a7ee8270c0994ee790dcf8ade.png

4 _; O( m7 B* I, [4 J3 ~# |* k0 d2 R
  RAM空间用的DTCM:
, d9 h. p/ L& |- r, K1 c9 U8 C' ~' @( P9 D
087136cc201250628a295aceefc51c8e.png

. ]" e/ U: Q# ^: q9 `7 @4 o$ ?  n0 ^! q7 N( |. \
  硬件外设初始化) o, o2 U6 f" }! C7 v
0 B) u8 u6 h7 G( Q& W
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
7 `! v3 t2 d$ S2 t) Y! C! a
3 ?0 m3 V5 s" C$ f6 D/ r
  1. /*, C  s# B: v' s& |
  2. *********************************************************************************************************' ~- Q% A, y3 C4 Z
  3. *    函 数 名: bsp_Init0 y( l) J! w2 z6 a
  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
    6 H1 u& i6 i) j7 ~/ \8 g
  5. *    形    参:无
    ( K1 \) W" E- z$ M7 f
  6. *    返 回 值: 无
    ' x6 U* @' x! q4 A: o. z) v9 L
  7. *********************************************************************************************************
    1 u! h2 k* E- y, Y" i- E* c
  8. */
    ! M* }# O4 p* N
  9. void bsp_Init(void)
    7 d( F+ b- E' {" P. p
  10. {9 Z' Y9 |5 }) s1 X) ^8 i: ~$ }
  11.     /* 配置MPU */
    ' }1 c! n. }- \; Y: u2 ]
  12.     MPU_Config();* K) m' L  `4 ]$ K. f3 W

  13. 5 F+ q3 P2 {: S0 e8 E& ^  S
  14.     /* 使能L1 Cache */( F. s' {" |' n: C: a( ~  W
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    # J" [: c- k; l& ]9 R' |2 L
  16. 8 W, {% l$ W2 H$ m4 n% a: I# b! A
  17.     /* 8 Z: j% g, [% A1 @" ?
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
    $ D* ], G4 g# ^3 @& u
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。( S* s4 {7 A/ M0 M% e; S) c
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。: K* K2 d8 X, l2 }# S' G
  21.      */, t8 b2 I. X/ W2 G9 G9 ^
  22.     HAL_Init();
    - ~4 R1 {& k: T. S  R$ x2 ^0 u! `& L

  23. , q" B) b1 h5 \
  24.     /*
    7 {7 H0 V5 ]" x# T
  25.        配置系统时钟到400MHz) V$ A7 H+ P& _( g" \
  26.        - 切换使用HSE。
    1 Z( Q) l$ {) |) z- U5 B0 H5 O
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。2 Q* v3 z6 Z# g  H1 {9 N
  28.     */; [% k5 _# H4 Y
  29.     SystemClock_Config();
    ; |, D% @, m) U* R

  30. 6 k% _* @5 H& q
  31.     /* 5 |" `2 A& g: ?: M* Z
  32.        Event Recorder:
    3 T* l. ~- a3 R7 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。* U3 a% B- m2 H
  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6 P9 e! E" w0 n- }& x2 c
  35.     */    8 h) n1 k: o  w. E8 G- @! f  t
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  , R: ]- R. i9 Z9 V/ {
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    - N# c% U. t5 R; V( \
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);8 _9 n1 ?" [' D4 Z2 O- `
  39.     EventRecorderStart();
    9 G: ^/ ~' j1 ~5 O3 h/ Y8 Q( ^
  40. #endif
    + ~  x. \- y9 a1 ~

  41. 7 Q8 J& h. k+ \4 }
  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 */
      y+ J" k+ l6 f% O5 k7 l
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */7 v) l5 Z# _+ A/ I
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */0 p& B' D8 E. J: X. a% G
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
      b# H6 ~2 ?1 K* M
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    9 r" _$ o7 V. C' v* E
  47. }
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8 ?4 s$ u) ^9 G7 e/ l  MPU配置和Cache配置:
% g# K$ B  w) O8 v7 W" F2 P0 v; w" Q  |% F0 S! j; |
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。+ Z2 d% x! _/ K( Y# z. X
% r* y  j8 Y5 `, N( t3 R
  1. /*; }3 G8 t$ z# I* U( {( n7 R% ?0 k
  2. *********************************************************************************************************
    " r1 ~  f+ {+ {+ G  W
  3. *    函 数 名: MPU_Config
      n& X0 H2 Y* A; H
  4. *    功能说明: 配置MPU) `$ C/ v  s: H
  5. *    形    参: 无
    / E! g+ H1 s; _3 |5 g* ~3 n
  6. *    返 回 值: 无3 n: z: T) L6 M+ F  g7 M* ~( L
  7. *********************************************************************************************************
    * n! E3 g; Z" s/ S3 ]
  8. */
    3 V$ D) j' E% f, s! G
  9. static void MPU_Config( void )8 u' k; {* N0 {( V$ f6 C% z/ T0 n
  10. {
    ; \$ D4 Z6 n$ C6 T" W; q
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    # R' H( h& z$ A& k

  12. : L* b. ?$ @' Y; W+ V3 v
  13.     /* 禁止 MPU */
    * ~5 W2 c  `' G7 |8 Y
  14.     HAL_MPU_Disable();
    " G& u! ~9 a  V& x
  15. 0 r0 I3 ?5 V) Q% R
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    5 r+ P% e% w$ ~$ m7 Z& g0 l% S2 B
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    - |, t7 r8 n' F: P! s( s: v4 [! y
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    * Q5 P6 u3 Y( X: c" M! _3 S
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;  u* F1 l) u1 A* P5 h
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    8 M! ], Z% N$ C3 X3 T+ k
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;/ }* v' M' E- `, Y* {1 t
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;; c# T: A% z' V: h
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;# p4 j% F1 W( {4 d
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    ) Z! s9 e  u& {6 W' I$ V. z" c) @
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;% B" f: @/ g, ~3 h* G" u
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    ( N- t( a. ?4 D1 O
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    7 n: C& s4 [$ ]( Y+ Y- c
  28. / P' V4 \: v" `
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);, A1 I* ^. Q  A

  30. , _8 c: |. u! F9 L* R* F4 z

  31. , ]7 i5 P# ~* ~& D  Q
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    9 Z7 G- \( h! j3 p
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;: y2 P) v# P; Q' P2 n2 h/ R: c
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    ; F5 K6 E9 a+ B: s* m/ e
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    ' K. R/ H3 A) Q3 R. E( R9 t
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;4 A2 r; ?2 j$ j( b
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;6 B5 W+ J: C, z! W0 N" S5 u
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    ) U6 Z/ N. d9 P
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    + y& T# [$ h* a3 \, G
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    3 D4 K6 W5 b6 P. {) q9 L; q3 ]
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    ! G* Y: g" |. A3 l! k# M. ]
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;* M4 o+ l4 p( W! w
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    8 ]  v# _( p# H$ p

  44. ; K" E& @7 o. ~
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);( a8 |. o+ t/ T- d3 E

  46. 6 x# e7 b( ^5 o) w% U9 h' H
  47.     /*使能 MPU */
    ) X' A5 G1 Y, x8 m2 V: j5 @5 T6 X
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);4 q" }. u( U% G2 D- R
  49. }: V3 k% r1 ^% {8 ?
  50. 6 e, Q7 M2 b! ]4 r
  51. /*( `6 p& g6 H) q9 }( ?+ W# ~  a
  52. *********************************************************************************************************
    ) g8 @' ~7 A3 ^$ {" m: `" I9 I
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
    . _5 R3 p9 R$ r7 D( i7 k: K; \+ J
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache, b) `# R* w; I/ L: L- M
  55. *    形    参: 无
    , B4 D  M9 t$ l
  56. *    返 回 值: 无" w/ \) ]3 ?/ Z
  57. *********************************************************************************************************
    2 [' `0 I/ A$ C" w# ^2 u
  58. */2 F  s. _6 p( Y8 R
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    2 K( E" ~. Z  H; q. s6 E. F* Q) T
  60. {
    % d6 L/ I6 Y# |! e' P
  61.     /* 使能 I-Cache */- E6 G6 M+ a/ e  }7 E
  62.     SCB_EnableICache();, U! T* D/ U* }+ Y# z/ [9 q3 J
  63. ; |* g. ]  I6 R' m- J7 |  y
  64.     /* 使能 D-Cache */. J9 h0 M7 n/ [) z% d# q- i5 U1 ^
  65.     SCB_EnableDCache();
    : b/ G/ K. R2 a( q6 k
  66. }
复制代码
( S4 c$ m; A- [
  主功能:8 O( `) S, j$ c& C+ d
2 U+ Y! I9 d6 r9 J0 q6 m
主程序实现如下操作:
; }! Z/ P& I7 p, N, m* W8 W+ u
5 \. L" r7 H' R/ u5 s  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。  c% y! E3 r0 Q8 z  E7 V% r
  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。6 ^2 U" _$ W. ^8 [4 |
  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。% ]2 P& z- S( q
  1. /*
    ' y) l1 s& H6 O" ^1 r
  2. *********************************************************************************************************
    1 g" R8 u% t6 k) J  F/ U
  3. *    函 数 名: main
    8 h( P- x1 _3 e; g$ ^
  4. *    功能说明: c程序入口5 B1 C7 I4 g% v5 G: m
  5. *    形    参: 无
    0 u( x! S( S& \9 F) E4 K: J1 `8 C
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    " T% Q- B! C8 e1 a% y5 q6 h, m  U9 w
  7. *********************************************************************************************************8 p  j) d$ I8 f. e
  8. */& W# J. q- V2 M
  9. int main(void)
    2 i3 a: Y. Z2 v7 R9 \/ q# x( [
  10. {& y* B& u" u# r- f+ \. v2 p2 E
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    % x/ |4 M, r0 p- o

  12. 1 G6 _  G( v5 r" O7 i- ?

  13.   F& D( J3 \/ B* n' }/ L/ `' n* q
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    . Z# ?' Q1 J  ^$ z0 u
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
    7 m* B% }6 d( W" L
  16. 3 _3 I( n$ b1 O  X, C
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */5 V% y. L; }7 y

  18. . V% X  h8 s" [6 f

  19. 7 f: ]- P$ O! Y& v; |2 R
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    : l/ H, B! G3 ?. m4 z- V/ V

  21. ! w1 q3 j! O9 Q: }& ^# G
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    7 K+ `9 g4 r( o
  23.     while (1)
    2 v7 _. S( L9 f
  24.     {
    7 d4 u8 x% }5 J3 A  i% i
  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 */
      i: y) o" l% x' {

  26. 4 X- Q2 ?5 S3 ^/ J8 x3 s9 C

  27. # T: |% n' E6 T# L7 s# I
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */. k& K& P6 {$ G/ ?' e" t
  29.         {
    - R# h6 ^" w# ~3 ?9 J* T
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    % a* c) g8 P! J& w
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   ( W7 K3 _. D6 |) W
  32.         }) X* m, A' J+ L2 j

  33. 4 y) @3 Z, s" C
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    * I. ^) _6 j5 l6 b& h7 b; z
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)+ _/ s. e& Y- G. p- U. p7 F
  36.         {; @+ |  o9 i- J
  37.             switch (ucKeyCode)
    ( }: s: R- [2 T# p. S# J, {3 A7 @
  38.             {9 b6 }* s: d' G: h& p
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    2 u2 F$ O- k' x- \, L
  40.                     arm_cfft_f32_app();
    1 j+ [  w9 O% ]( T' m2 ^; V9 V3 N
  41.                     break;0 d( U, K$ v' t% W9 N' b
  42. ' O4 j7 P' n. }
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
    " [/ a% l1 m1 i% G, O3 }: a( q
  44.                     arm_cfft_f64_app();) ~9 P3 ^( ?9 s* p* I8 h. m
  45.                     break;0 ^; ^' e, R3 Q& z- g' v

  46. % c& p: ]6 y4 \

  47. ; W  k) e4 A$ }5 r
  48.                 default:' J& e+ a+ \+ N% x6 t2 p  V/ F
  49.                     /* 其它的键值不处理 */3 F9 {( E* r3 @- J
  50.                     break;8 Y+ V8 t& x( e7 F
  51.             }
    ! W0 ?8 @) f$ d. F0 |/ l" Q1 e
  52.         }" ]& H8 y' b  l: |# m# y

  53. " \" t( n; w1 B9 h
  54.     }3 Y  \( T  k" p- d9 G0 v
  55. }
复制代码
6 a. W1 @, k' e3 H$ F  p; y# z; R
30.6 实验例程说明(IAR)
; L% |- p' \( H: A2 T$ R* ~
配套例子:
" A# Q; l" V' \* M+ S, Z  l6 s/ ]! o" i5 [; F2 A
V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)- c6 `3 w+ [2 N4 M/ E! t
* b. G" m" R7 f1 t& v, {3 |; }4 a0 _
实验目的:
5 t0 p6 @1 _- M& e/ V3 m% ^1 u! j
' K/ N) M3 J8 {' e4 R学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点
/ t+ d3 x2 n$ g7 }' n% {2 D5 e0 n3 H8 I; d! h; h& q
实验内容:
" o% X. }+ D+ D2 P
  x& ^9 n0 G, |! n; U启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。- M- y% k* |: l1 Y7 A
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。+ e) t6 k& d: b  a& u# Q
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。5 V3 I- l& l5 ~% [4 Z5 S& N
% ^0 [* R: }: C4 ~( M* {, m
使用AC6注意事项
! W0 G  ~8 c; u& R& S: n
) W% B* L% D0 F* }, z特别注意附件章节C的问题
; T) ^1 I: h& }; S# N( F
" @6 O% ]8 c# q2 b( Q: i上电后串口打印的信息:6 \4 \& W2 c1 `. p

7 O4 w8 E  Y; b8 ^2 n波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。: o0 N! {6 r3 p0 I6 u

! M% V$ I2 \; a+ Y
4adc5a7bc756a70e790db70e96d2f961.png
, n" r- E: W2 s) c

- o$ U* ^3 U$ K! WRTT方式打印信息:! B. m5 p* y' A6 ?) N3 u7 m  |! V' Q
/ G5 J7 v# d: q8 e: D& `- o  ~2 ?: r! Q
bb501e3a18d988fae79bb3d528354ec8.png

* z4 V2 I8 ~. i6 `. {
( g6 C) l& p, R$ h; O程序设计:
) t# T. j9 R# u2 R! h# ^  a- D0 {$ J3 V. b/ R
  系统栈大小分配:' V1 f/ D3 P1 z1 U! V% F! K; Z

/ F' g) r6 n1 i/ \( K
8d431d2b5933b4c575fee14771ae26bb.png
7 c0 U8 \0 c+ w0 p9 m! j: Q
6 X* w6 s3 |+ k# h1 n
  RAM空间用的DTCM:: ~7 \" d3 |; L/ y( N  G: x# `

, w  L: ~; ]* i* A
b4f7a8e1d3ad8c821f8894a6c6f59d2d.png

8 S3 J: ^* g3 g, F, H; M
% n. ^) L1 {8 y& u: C6 t$ z  硬件外设初始化
+ R7 A2 \; H5 f+ u3 \, A/ r2 e, j! S7 E
3 |- E, D$ [3 B; n! g0 f硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:0 h& V6 `1 ^( T3 K1 p

. p1 e; M8 {) Y* z4 U* v
  1. /*
    4 y/ `# }# @2 [& O9 Z5 E5 p
  2. *********************************************************************************************************
    0 `. v2 @. G5 x' L
  3. *    函 数 名: bsp_Init) E! h' m, e" R/ C' \! y
  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
    0 f/ i' ?& a: p+ O! f/ o& _' V
  5. *    形    参:无
    ( R  V& o0 u6 f* `; Q
  6. *    返 回 值: 无$ f/ v5 {- S6 K
  7. *********************************************************************************************************9 z- m4 E9 W# f, f" {6 a- ?
  8. */& m. ]- d( o" L4 }9 V: S; j* O# H
  9. void bsp_Init(void). ~( R- c3 V: p
  10. {$ B7 q' Y  m) J( U1 |/ C5 O
  11.     /* 配置MPU */- C; o& ]8 m+ D" f* _" \7 O9 d
  12.     MPU_Config();
    / t0 u# z( A( `& k$ A7 r9 {

  13. ' c* T' X8 P* y: J% c
  14.     /* 使能L1 Cache */
    " [; e, b2 V& I9 p/ x5 e" b, C
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    + q' T9 E8 @' Z0 \8 m
  16. + t7 y5 @5 V. l: h+ k* w+ y. U
  17.     /* 5 i6 Y3 f4 G0 A. s) D7 v
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
      D1 L5 P2 }" x- A
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
    3 k. J9 I! E. ]8 L2 C6 j
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    0 t3 I7 ~, ^' q3 @" M
  21.      */
    / i( k# U5 Z' t- i+ w
  22.     HAL_Init();
    , Y* |) j; [* \3 F; q4 u
  23. ; U8 R: p, W* T8 s6 |
  24.     /*   x3 P* w4 S+ G0 Q- V
  25.        配置系统时钟到400MHz+ Y( s; q) M5 z7 s: F  P
  26.        - 切换使用HSE。
    ' ~( b8 g+ w! D* N
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。  b4 I$ l5 R% c# N6 B
  28.     */
    1 i; Z* ~0 |( M! s5 `! E+ k
  29.     SystemClock_Config();
    $ a+ b/ e  W+ t3 ^* K

  30. ) C1 V0 D1 B# U7 R
  31.     /* * b5 L8 H( w6 Q' O6 `3 S9 S, w% Q
  32.        Event Recorder:/ h; Y% e1 h& |9 z' C
  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。
    & M# ^8 L( J5 p2 b- m) y$ e* g
  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
    ) r) i, h; X, J3 c9 M
  35.     */    : \. v4 e6 v3 {# r7 c/ `
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    # D' ]0 U9 j* b- d
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    $ H+ W  O0 |; A- K& p) \. e9 a
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);6 z8 l9 S" L  M$ Q. \! B: w
  39.     EventRecorderStart();; I- m5 i% Y, W
  40. #endif4 P* P  K% K4 m) ~

  41. 0 g& r; d9 g3 V
  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 */! w6 B, Z  Q8 {% _" f
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    ( m! H; C9 P' u: B
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */& p# j7 z* k7 P6 a; ~. M: b2 I" c
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    ' g" L  ?' }# w1 ]1 ?
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    4 x# N. O2 [1 [: v1 w0 r
  47. }
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8 b6 J& a! \! `, F, W  MPU配置和Cache配置:
4 p2 N; Q- v0 z
! u: [, Z9 n9 G, ?! _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。! V* E0 V. Z( G. X9 e2 h

! W4 A4 U- ?8 u; }$ X  ?
  1. /*- p7 V1 Z  ]# P* P/ i3 _
  2. *********************************************************************************************************
    ; o' n9 j: Q$ Z4 O, @- r
  3. *    函 数 名: MPU_Config2 d- B% G- k5 Q5 X4 T3 }+ e, L$ H
  4. *    功能说明: 配置MPU" N: X2 Z7 `; a2 v' y; p$ y) w
  5. *    形    参: 无. Q7 `& W# T' Q9 q& ], m
  6. *    返 回 值: 无$ @" L" w+ Z( l8 c' o
  7. *********************************************************************************************************
    ' |, ^: a; D. [
  8. *// v2 |# h5 l1 V& G
  9. static void MPU_Config( void )4 k3 B1 ?0 k& \/ I% d
  10. {
    4 S1 ~6 v( v/ |$ w
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    , ?4 p3 d. h7 Y4 o  Y) k* W. I
  12. : I/ F" R% Q# }2 t2 p. y) n1 ^
  13.     /* 禁止 MPU */
    1 R; W1 b( }, f) c
  14.     HAL_MPU_Disable();% c! e1 x, V4 C! W5 V! V

  15. : G! V% d! a: n5 s* e: Y
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    9 E! W: E/ O& m, ~$ a. z  a. Z+ m8 a  l
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;; A! y8 {4 \$ r8 c' M/ q6 U
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    ; x1 _4 F/ @5 X, O' x6 }. k
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;. b+ B# j2 p1 J3 s$ P% U
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;% Q/ b, y: Q% a( D1 a" a
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;- p2 j3 o1 T8 ?  m  o  w
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    ! N9 L" d! h0 O0 R1 i
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;8 H( R: S1 a7 Q( g; h
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;0 I5 S- ^+ @4 g# \$ ]  v/ X4 h
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    4 R% F0 `: T" }+ Z; d9 H& _7 X4 D
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    2 E  G% f0 ]# _0 a% Y, H
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    0 A" |/ F' j! }, `; g; S4 J
  28. % P, {- {- S- L9 O* N1 `- v+ @
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);# M9 o  U7 I* ]( D) ^8 U
  30. ) b7 |" z- R0 N2 Q. w- T

  31. # H) e/ P' ~- o+ i7 z) u
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */$ k& d& V# Y3 Z$ F, ~" X
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    , n# _) n0 s! x5 T9 m, _
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;4 e' E1 M1 e. _6 j8 D; T* s' V
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    - v5 e( L6 H  |* [$ c# Z
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    ; ~, z8 D& A7 y8 S7 f9 b
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    6 O3 G. q, R- Y2 L# m$ A; r% }
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    ! I7 }' O8 ^1 X5 R- I
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;/ }! G4 b. X4 T0 Q6 j
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;8 X6 w1 M, e% d. T0 c4 v0 S" A$ J
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;# `( k2 i7 y( `. c. K
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    6 w, q7 C( J& l% V: N9 ^' S" Y
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    * x7 _7 r: `8 G* \  h) k

  44. 5 J2 x4 L+ V5 g! o8 s7 o
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    $ N, d- D0 }! \. M5 @+ ^$ {
  46. . a0 P1 W3 R& ]  @( W9 n) W% c
  47.     /*使能 MPU */: g, p% t% f( ?) o( w
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    ; o8 ^! o: c& X
  49. }
    : C8 t7 C. V# P5 D
  50. ' c' `% V4 ^: x9 p3 F3 q8 E
  51. /*
    & Z4 q; D, ]# y+ O5 h, F4 M' {1 c
  52. *********************************************************************************************************+ }, w6 S/ [$ I+ Z! Q& o) q
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable5 _6 B! M' z5 m/ n% {% h
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    / U) o, K% @$ T: t
  55. *    形    参: 无* R: O$ b& c* }3 X3 Y1 @# H
  56. *    返 回 值: 无! {  X* w& z+ U( `& @
  57. *********************************************************************************************************4 p9 ~0 ?9 g% w% [1 V
  58. */( x  J( C  I' g/ O! x% K
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    8 ]. j3 D$ r- W3 I& v
  60. {2 r3 {) [. i* W9 [
  61.     /* 使能 I-Cache */" q! r- G6 D' b% i7 r
  62.     SCB_EnableICache();
    ; p' I6 u3 J- V0 ^( n( w. s; _

  63. 4 ^  }/ s3 t7 O& z( S
  64.     /* 使能 D-Cache */
    ( D2 c  {& R! t4 R* F
  65.     SCB_EnableDCache();
    0 }( W  T8 N. e7 p8 P6 A9 b* D9 \9 c0 R
  66. }
复制代码
5 _- K4 a8 s( W, h9 k" T
  主功能:
2 k, g' `( ?% p1 B: H5 H; |# \
  y7 E5 \& U+ J3 \: h4 y$ M主程序实现如下操作:( `2 @" z7 \5 f" T4 L5 v+ a

; D  n- K. z" y0 t  m! E 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
2 O" F: e" Y+ F/ ?, v 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。
/ I% ~- O0 y8 D" v- k 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。
( F- h! S  y4 S7 i) O4 }2 E
  1. /*: [& X. M0 F$ U
  2. *********************************************************************************************************! k* d3 m# ]- l$ T7 s: j
  3. *    函 数 名: main& f9 w( w4 B, C
  4. *    功能说明: c程序入口
    8 e" P/ J# S0 w+ W0 ?0 r6 J- f. @
  5. *    形    参: 无: n: x3 W0 }8 K7 a  R# a
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    $ Q# i4 v* t" d( `7 Y- u0 ?
  7. *********************************************************************************************************( w& A% r" C% N  X6 t
  8. */
    & }0 ?9 B- b* J5 h" s1 ~1 N4 j
  9. int main(void)
    . \& ^, X! D' H, i+ {* V
  10. {5 @) L. @# c0 d$ H1 k
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    ; M8 D# W/ X, N/ z. u
  12. 2 j" r) D" N7 E5 M1 n
  13. $ a! `& [4 W8 M9 L; F( F
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */) R$ v0 L) w3 C% x5 ]% N
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
    : r  A# p1 |* v" \6 ?/ W! X

  16. 9 Z* t3 Q  _( _! x- D2 x- M
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    * v+ U1 d+ G  L/ j

  18. 0 m# V, l. _& p& U3 J( X4 e

  19. " e0 f  R! J# s+ ?# d
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */' L7 T; E: h$ j2 _2 e2 P& E: `' R
  21.   r  b& G) y$ u2 I: U( J
  22.     /* 进入主程序循环体 */. ~# Z0 R, k+ p% p6 e
  23.     while (1)
    1 w4 M$ H3 @  l2 N9 [
  24.     {4 y& G& F* {9 O: g( w
  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 */. S- x9 ], ^# [- t- K3 l" L
  26. : _8 S; K+ a% X( b  s3 e; X

  27. 7 v* S% R2 R$ ~( k6 n( z
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */4 W$ g4 o: u1 G2 m
  29.         {. |3 P6 F' S; j& c  G% f
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    ! }, }, `# |, {/ X7 [
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    , I& N  ]4 r& t1 Z0 C
  32.         }
    2 H3 u6 J: `7 E8 Y1 T8 u/ Q

  33. 6 u$ x4 i/ y  w. J. S7 N0 b( |
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */# J. R' _2 I5 a* R' x3 x
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE), U0 w  N8 N4 x5 H% \
  36.         {
    % [6 k4 f. ]' Y  n, s! x, {4 U# x* a
  37.             switch (ucKeyCode)
    % w5 f7 g; M, g+ I( B
  38.             {
    6 ^. o% w' I  P' L4 L# m: l
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    & R/ L6 [3 ]% \. E6 K3 ~0 C
  40.                     arm_cfft_f32_app();& w4 I6 T4 u" M2 p$ c/ U3 M
  41.                     break;# J9 E$ t4 L8 r0 P: n2 |3 I6 M8 P

  42. 5 ]; A- M9 \) q
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */6 T  {- K' G' o4 x& k* p
  44.                     arm_cfft_f64_app();
    ! O! {  R" N- G6 t  P
  45.                     break;% a8 A3 [5 g& t1 B( ?0 F& Z/ b
  46. % H2 }. ^% v- p% K% G4 _4 `

  47. ' P/ q6 V1 W! m7 `
  48.                 default:  H$ M$ q* R& r
  49.                     /* 其它的键值不处理 */
    5 M8 v8 a' B4 D2 N4 d2 {* g7 Q4 q
  50.                     break;
    6 B: r& [$ q/ f. L; L: R2 J
  51.             }" _0 X0 n# K, b: X* a
  52.         }
    $ ^4 T" D2 S' r3 K5 f0 l4 T' h

  53. . r) [; Z- q+ r8 c5 V. z2 A; |& i$ J
  54.     }+ i8 Y1 `$ H; e4 ]* Q
  55. }
复制代码
6 f7 |2 d; B3 s, x/ o* ^
30.7 总结
  e/ _% E$ ?% e0 H本章节设计到FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。
7 S7 z; ?6 R5 D7 H6 J% }, K6 m9 e+ g0 K$ `( N/ X5 p

/ Q0 P% o8 w. c" G/ F8 ?$ W' |" Y; a
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