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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
; @# q; `2 `1 ~  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:
" o' b8 \. y8 {" {% J9 k# GEarlier 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.
/ m) P7 |1 r# \# GDSP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. S# {( [  t3 U8 I1 h5 q9 _
30.2 复数浮点FFT说明
+ t6 H+ t( |4 z7 }3 u. O30.2.1 功能描述
, |3 O0 H) o7 w6 }
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。! ]1 O6 W* K# T, X9 [

" g- G# V3 w& e2 Q7 `( a% H30.2.2 浮点FFT' k$ ~% _. u3 `7 k  u# B& l
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。
  |, E. |+ P3 ^5 g4 p
! P# R. {6 Q7 m7 r4 \0 w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。
' k0 s% |" R+ U' e5 `$ s, U  |5 }7 J# _' s9 i- B& o( |, T
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:
8 b& O1 G# B" \- r- z$ O# M+ G8 }( p, O/ J' I& _$ G
arm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len64, pSrc, 1, 1)# o" b0 L5 n5 T( k! v" v8 x0 G$ s
( M  M' X3 r8 ~* {6 E/ |6 O2 c$ T' l
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。- C- H, Z. c9 I

/ L$ Y) F4 y; H# ~# i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。
  w/ u( N! w: |
+ U2 @( s/ w. K7 P30.3 单精度函数arm_cfft_f32的使用(含幅频和相频)
5 f' [5 w" U+ v8 P+ X9 k30.3.1 函数说明

" d- o9 ^% `7 g函数原型:
/ g4 Q- U. N9 Z* T9 e1 b( h. H6 ]; O1 _9 Q1 ]
  1. void arm_cfft_f32(& G" }1 ]; @1 a' N% J
  2.   const arm_cfft_instance_f32 * S,
    ; r( z! t0 i4 E
  3.         float32_t * p1,/ l+ ^3 \! D# p; |5 b, u8 {
  4.         uint8_t ifftFlag,
    7 F3 b7 v$ e/ O& h0 W6 L
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

3 Q+ H4 i' `( c: J函数描述:9 _; b" ^+ P* s2 p0 p1 h

0 y+ B$ ^9 Q4 l  E' Y- g这个函数用于单精度浮点复数FFT。
: P8 A! u+ D0 T0 g5 @$ I$ |$ I6 Y5 `$ A7 c! I( {
函数参数:$ R9 p6 J4 s: F6 T) Q
# }7 J2 Y# k) o& U  j4 o% p
1、  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:
( Q7 }( {$ a- j1 R( O: u+ ~: Y) o+ u" m: U$ I* H
  arm_cfft_sR_f32_len16,16点FFT8 `  ^# D8 ]" ?
  arm_cfft_sR_f32_len32,32点FFT
9 w; \4 k7 v* r1 ?  arm_cfft_sR_f32_len64,64点FFT$ G- K* K0 R" r: V7 Y
  arm_cfft_sR_f32_len128,128点FFT2 t3 Y/ l6 J- J
  arm_cfft_sR_f32_len256,256点FFT: \  A5 ?% M( ~$ n# V4 u
  arm_cfft_sR_f32_len512,512点FFT9 z; p7 D1 s; x. l, Z
  arm_cfft_sR_f32_len1024,1024点FFT
7 ^" o  m# M2 S$ A! C  arm_cfft_sR_f32_len2048,2048点FFT6 V) P& R' g3 A9 h+ G
  arm_cfft_sR_f32_len4096,4096点FFT" h( a* n) R; }( D
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。1 j1 y9 j2 m5 l' W
$ v2 X* V/ M: I" C
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。' |, ?( S- j. _7 i

# w/ t; X4 H2 E; u4、  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。9 }- C  I7 T0 Z0 v0 I5 G

- ]% |6 Y% f/ Y" R' M! B30.3.2 使用举例并和Matlab比较$ Q5 T0 l1 m* S
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。
6 t' F. E& a7 a7 |1 r# ^
, I- T. _% F1 q1 v
  1. /*: a* H6 S) y8 v! }7 N2 g
  2. *********************************************************************************************************
    , i! ?4 _; q# {* r3 u. f
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f32_app' k2 n) \% g4 m( A4 x9 r5 j/ k
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f32计算幅频和相频
    : b. I3 i. Y" ~- X8 q
  5. *    形    参:无
    0 G" @% T2 K2 K6 m) O0 u; Y
  6. *    返 回 值: 无$ O  C7 o% F/ B; V( S/ e* ^
  7. *********************************************************************************************************
    ( w6 c9 R' L6 u- \% Z
  8. *// V$ }2 A* G6 d7 ^5 y* }
  9. static void arm_cfft_f32_app(void)9 u- Z7 c3 \6 y$ F1 {8 l: s+ D
  10. {5 J, B; m- y/ B( O! ^
  11.     uint16_t i;3 y7 W: y1 k/ }: E* x
  12. & G! o6 ]8 X7 G2 z4 _" A  w; ]
  13.     ifftFlag = 0;
    : q+ G" R* \) j) X0 T
  14.     doBitReverse = 1; 9 @4 U3 z; O# S

  15. & D. ]% O7 f8 V6 i8 D+ W, H
  16.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
    % l/ s8 [) I! H$ p5 H  m  V- x& i
  17.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    & B8 w9 {/ A7 t/ z3 f* h
  18.     {
    2 n9 B* `8 l7 S8 R* 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° */
    4 W1 D3 D5 \4 ^" A
  20.         testInput_f32[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);
    1 p# x, y; Z/ ?2 S& [3 f6 ^3 x
  21.         testInput_f32[i*2+1] = 0;
    ' l: F- l/ i8 v7 ~; q7 q/ K7 L
  22.     }5 j- n) j- I' X( |8 c

  23. / c+ n0 ^, |7 s4 b' x
  24.     /* CFFT变换 */
    % z0 T7 h; U2 _0 I
  25.     arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32, ifftFlag, doBitReverse);
    4 {/ t. F! F5 K

  26. + m2 f$ }4 X( G4 s* a9 N
  27.     /* 求解模值  */
    $ Q' Y. Y1 h  G
  28.     arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32, testOutput_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);2 D- I$ u8 W- i( L5 m/ U

  29. 9 S+ H6 c5 L+ I- Q) {
  30. 6 T; C/ P, j/ c! H! X* _9 J
  31.     printf("=========================================\r\n");   
    . o8 l& M* B$ I2 G
  32. # H) |' z3 l5 ]: @6 I) D( C
  33.     /* 求相频 */  k3 q/ T( G0 A1 Z
  34.     PowerPhaseRadians_f32(testInput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);
    2 Y5 W3 w$ p" M

  35. ' R/ j3 g) Y" X: N
  36.     /* 串口打印求解的模值 */9 M% _; x1 @# r
  37.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    9 c! b% \5 ]. j$ u: F5 H2 s  Q
  38.     {
    6 f" B. k" @  z
  39.         printf("%f, %f\r\n", testOutput_f32<i>,</i> Phase_f32);
    2 r  ^7 W) m. Y
  40.     }   
    . W3 y* A2 w. O0 o: H8 t; \9 }
  41. }
复制代码

( L& K* J# G3 q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。3 O9 \& z6 o: `6 m
# G0 w* s' t" n0 k, x/ U$ \
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::: R# e  U6 J7 h& f; r  N& ~

4 L: s8 A& D$ Y8 o- Z
  1. Fs = 1024;               % 采样率
    9 I' H3 \, Z! _0 y+ C- g7 M- n3 h
  2. N  = 1024;               % 采样点数' z4 }: @8 q/ c" p( n3 K
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    ' V& V; |; q9 }1 a
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列3 g& o% T! Z5 B. v9 H! l
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率, q, p" c( y, k3 H

  6. . o/ M: k! @) b# ?/ q+ I' u: m
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成, C3 g* h3 X" ^: C! ]6 f* |6 a
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  " P4 b& K3 V( @' E* L3 f
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换) z; g% \2 n( h  q  H
  10. Mag = abs(y);$ V- B  D, \8 B
  11. ( Y1 H/ ?) W- t' s' a0 u
  12. subplot(2,2,1);8 j0 e" d" F0 m! @* E9 W
  13. plot(f, Mag);
    , s$ X2 P* l  A, O$ [* X2 \9 ?8 u
  14. title('Matlab计算幅频响应');" X$ |  t  O& R
  15. xlabel('频率');
    5 U. u- k, l6 L1 h8 j) ?
  16. ylabel('赋值');) s2 o1 I* G/ L9 r2 i
  17. 0 A* q" i% j( U/ n4 ~3 T; j
  18. subplot(2,2,2);
    6 S% [; g) {' z3 y+ B* `
  19. realvalue = real(y);6 M8 x1 o) C4 n& S7 n& h
  20. imagvalue = imag(y);0 N: p8 y. Y3 h* N0 k) m; G
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    0 z8 M, ~: i8 S
  22. title('Matlab计算相频响应');; K; ^& J" s8 Z1 S; c% a2 }# D2 ~( L
  23. xlabel('频率');
    % j+ g3 r8 I6 J( n
  24. ylabel('相角');
    2 ~* y: ^! L0 ^9 L6 C8 A
  25. 8 p/ N9 V, x! W  c) I* W* Q/ l7 j
  26. subplot(2,2,3);$ r( s4 T! D1 K5 B
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应
    1 V2 k4 z+ @9 n5 Z2 V( e: E2 b
  28. title('STM32计算幅频响应');0 N7 u9 h; g0 e1 ~5 N5 S$ J
  29. xlabel('频率');
    . M; h+ C6 e- z/ i
  30. ylabel('赋值');* g! }8 ^+ x; m

  31. 5 L/ F; h; f3 j% u' g6 m2 V1 `; w
  32. subplot(2,2,4);
      h2 f1 u9 T7 ^$ C: I* A
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
    8 {; E5 D  |, K: F6 i5 n7 A
  34. title('STM32计算相频响应');( L* \6 |# q: ?( {
  35. xlabel('频率');4 N, z% g, i; x, q: I
  36. ylabel('相角');
复制代码
. z! @  W2 ^. W: k8 O* i
运行Matlab后的输出结果如下:
# \- I* j6 s- ]4 f+ M1 X: E! P! }* r6 X- }
016310ca731a920e59d2d124c5059ea3.png
% b) w0 @* z; l8 F
( @" H. ?* `% h/ H$ j# V! r* d# d
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。
7 N+ f, ]' d$ s5 i; E7 I& l( z9 G' Y0 T2 T. o9 U
30.4 双精度函数arm_cfft_f64的使用(含幅频和相频)8 [) s! r' ?+ T- K* ~% g: H
30.4.1 函数说明

- [2 ~' Y) x$ x# n2 p函数原型:  @* j& p& ^5 M# u2 S3 M* p8 T4 C
8 \: \, @1 h2 z+ s/ z$ l' S# X
  1. void arm_cfft_f64($ _/ d# K: I7 w, j4 W0 c/ y
  2.   const arm_cfft_instance_f64 * S,
    & C. Q8 L* [, o  c3 H) ?
  3.         float64_t * p1,; Z3 ?& l+ {) X+ {
  4.         uint8_t ifftFlag,
    " q- Y/ I( A3 ]
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

5 D% l5 X1 t( ^+ x8 o函数描述:3 @) N7 ?/ |* h2 y  e
% H7 k+ A9 G, z; Q
这个函数用于双精度浮点复数FFT。5 M4 x% `8 j- p7 i

" S1 u" {+ f$ Q/ a: n函数参数:
0 D! `) `9 s3 k) L( y
- K* K0 E7 l. W/ {1、 第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:1 {2 t/ S& E! q4 u

0 `3 i  @5 V; v& r) R; i+ h1 p  arm_cfft_sR_f64_len16,16点FFT
$ k5 V9 z8 l4 ~- L" e0 Q( @9 j  arm_cfft_sR_f64_len32,32点FFT* e; w8 q( D; ]) c# f; w1 ~
  arm_cfft_sR_f64_len64,64点FFT
! p" H4 H3 [) W: `! ]0 h  arm_cfft_sR_f64_len128,128点FFT
, _# U7 V6 M; y, q/ N8 S  arm_cfft_sR_f64_len256,256点FFT1 Z( M, K& G  }5 a
  arm_cfft_sR_f64_len512,512点FFT+ G( q; b! J7 s. k
  arm_cfft_sR_f64_len1024,1024点FFT
( |4 o, S$ a1 _) g) f6 z) \  arm_cfft_sR_f64_len2048,2048点FFT1 p# M. n9 t( h: G# k
  arm_cfft_sR_f64_len4096,4096点FFT2 {7 ]7 o; a; G2 p3 W1 F: l3 l2 X
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 W+ U% N. e- w1 V% r

% F, q, n9 a5 m2 A/ ^9 O3、  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。
8 C) q8 [% M& R+ X) [) `( {
/ P. W' O6 M# v: L# ]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。! O* @: _1 _; s3 ]# A% W
3 Q! H( }6 a4 e0 p; A
30.4.2 使用举例并和Matlab比较
( L( n3 m6 L4 R$ V& ^' L1 D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。! l* J* {: q/ S' [+ e5 m
8 ]# A0 p) `; S& e$ `
  1. /*
    8 F; K6 |% b9 \6 j' H, Q
  2. *********************************************************************************************************8 h! p! Y0 ?% }* j% U. H- i
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f64_app
    - d, l( V" G. @* M6 {
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f64计算幅频和相频; t9 n; Q/ o* y' _6 V0 V  ]
  5. *    形    参:无
    6 L  z! b- W6 @5 }; A  D0 H. G3 ]$ T
  6. *    返 回 值: 无
    6 ^4 y9 R4 C  j% r8 k
  7. *********************************************************************************************************! A9 q+ }( @' [( b: ?* {
  8. */4 `% |3 A! a5 ~* d5 H8 P
  9. static void arm_cfft_f64_app(void). ~8 V: }0 e6 m4 K0 S
  10. {: Y# Q3 @! W9 ]' p
  11.     uint16_t i;! ?6 H4 q/ u2 j6 v
  12.     float64_t lX,lY;
    , E3 c' C2 e8 S# S

  13. : s; {3 `9 `8 i  `  W
  14.     ifftFlag = 0;
    5 ]0 U+ `8 d  O
  15.     doBitReverse = 1;
    * a* L: H' E. W# P3 u9 Y
  16. 0 `+ y# p; o2 t' n
  17.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
    % ?5 y4 N) ~+ |7 S8 A* p6 e/ U
  18.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    : {' ]& a' X9 t; ]; W
  19.     {6 K% O+ C( I  |/ @
  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° */1 z- c+ A/ p$ ~4 k. |. m2 |
  21.         testInput_f64[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);
    ; |" H/ S( D3 \' i2 K
  22.         testInput_f64[i*2+1] = 0;1 s3 p' ^- l+ r4 F
  23.     }
    % }( N4 p- ?) e4 Y
  24. 1 w! G/ \* m0 Q5 ^' V4 P6 o
  25.     /* CFFT变换 */
    - q; l/ M9 z$ s9 E) j
  26.     arm_cfft_f64(&arm_cfft_sR_f64_len1024, testInput_f64, ifftFlag, doBitReverse);6 t- F+ n" s4 c$ i# G8 T
  27. : E$ M+ c2 o* c
  28.     /* 求解模值  */
    " l0 `) z6 X# ~; c& o5 [' b# G
  29.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    # D( K2 N8 i5 w* x+ V  E
  30.     {
    0 `( L2 ^: e) k8 }6 Y0 [" M
  31.          lX = testInput_f64[2*i];            /* 实部*/2 z2 `) p& V) \. b  z2 O2 O8 f
  32.         lY = testInput_f64[2*i+1];          /* 虚部 */  . z" u% @% x) x/ @
  33.         testOutput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */
    ) c( z- a% `6 A9 n. M2 U2 `
  34.     }
    7 A9 }' ~( f) y: h- f# V8 k% G  b

  35. # Q$ q  N* y) w1 h1 p( i
  36.     printf("=========================================\r\n");   
    1 K+ C& i$ R9 M! b5 n

  37. ( o3 c% O* W9 g6 e
  38.     /* 求相频 */1 T. c0 i- B8 q8 ~4 u
  39.     PowerPhaseRadians_f64(testInput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);2 H8 ?& _- t) p& g: k
  40. " B1 C- f3 s$ i+ ~. c7 Z' Z
  41. 5 a( I# q, Z7 j! D  @2 Q) g0 l
  42.     /* 串口打印求解的模值 */
    / M) v* W4 q  D# O! r
  43.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++), o$ Q6 m  j; t' l
  44.     {3 e( H. Z+ t4 m. N0 D0 g: r0 ]
  45.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutput_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);
    ! H' s# _$ |8 F" S& d/ N% ]
  46.     }   
    ( r6 r7 v# z2 Q! {9 N
  47. $ |! Y$ Y6 I' c( k+ n6 M. D
  48. }</span></span>
复制代码
* c1 E4 b0 X, r4 [7 ]  @
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。, J) R! P2 X1 u" q* i

: k6 B" ]# Z% [6 h9 c# D6 e5 E5 p: 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::
0 }$ B1 Q* N. R+ o/ R% {5 h+ l$ i; V8 \7 J) i
  1. Fs = 1024;               % 采样率
    # P7 i- n( K" U8 d8 B2 \! W! `
  2. N  = 1024;               % 采样点数: S) u/ b9 e1 W/ C8 J6 z3 c* i5 U# ^
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    4 G& V. E) A7 Y- ^8 n) n8 ?* u
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
    8 N+ A+ _  w/ k0 d
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率
    ' T" u5 }4 E* h7 e

  6. 0 E+ H2 e8 H7 G; F" g
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
    1 ]; T7 h2 i  w9 E: ~
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    - E& a4 r" s* t! G, b
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    & u. v/ \! g' T; g+ H% |. L
  10. Mag = abs(y);
    ( X5 f! z6 O4 G/ o2 K
  11. - F% q8 q2 k. D: Y
  12. subplot(2,2,1);
    / Q9 j1 y, W3 [7 i
  13. plot(f, Mag);
    # ^! b! x; _( t$ I3 \" A1 z  R( x' M* z
  14. title('Matlab计算幅频响应');+ I* S! Z1 j1 X. {2 N5 K
  15. xlabel('频率');
    + L" ?# f! j* T3 ^" m7 c' o- U
  16. ylabel('赋值');
    2 t! Z3 l( g; u7 v, @

  17. 8 k0 X& G8 y) K' m+ ^: T! h
  18. subplot(2,2,2);
      Q$ D0 e5 G  B: W" P
  19. realvalue = real(y);
    * ]* F- e) c! D  U# s
  20. imagvalue = imag(y);, d$ e: Y8 B6 A
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    , k4 C( u% s* C
  22. title('Matlab计算相频响应');( t) u5 m# a# [% r! [9 Y3 S
  23. xlabel('频率');9 W' n0 U) V; s/ y0 e! ~* j9 G# I2 m
  24. ylabel('相角');0 J7 I, e" e) r  G* o

  25. : r7 U. P# S$ |  U
  26. subplot(2,2,3);3 m2 Y* Z( T9 L2 D. s+ Y
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应1 Q+ i1 E" A5 U) z
  28. title('STM32计算幅频响应');
    $ R5 \1 h8 Y" r) p  U/ J
  29. xlabel('频率');
    - J% v6 ~& i0 N- i/ l; }
  30. ylabel('赋值');# ]6 k- j! T0 z' E
  31. , r: |) ?5 A5 N9 }& x1 X; ]& D
  32. subplot(2,2,4);9 F3 l8 {( _& g2 ]3 U3 m
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应  P$ o( Q* L' I
  34. title('STM32计算相频响应');
    $ [4 S& N! }/ o& F( D. ~
  35. xlabel('频率');
    6 P% Q# k0 q5 v- A& c$ a, j7 u
  36. ylabel('相角');
复制代码

0 F: M( H/ E0 |2 F  `# j" b运行Matlab后的输出结果如下:9 y; `1 ]/ Y4 J7 Y+ \

: A' i5 K3 n, f& j1 q
52cc206587db0682a52088a4b86b74a7.png
. G/ n, w8 y, r+ I& t
! C, Q- ~3 v& b- d# z9 D8 [
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。
. y; a9 N5 J/ t9 \' m% f( T/ s* q; d. T8 a/ o
30.5 实验例程说明(MDK)5 X1 C8 I4 ]% [# D% b: {
配套例子:
3 j3 k7 p. X2 }+ N* i: _( f" c1 P/ W! l8 x
V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
$ B- f1 \1 ~4 v7 w* C$ E% R
4 i1 @  t/ s- r% l# S) Q" b实验目的:% B+ \5 l0 I# k2 |. e
2 Z  A) ~' Y/ r8 D9 W# v8 ^- B
学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点' j% R5 {. q, ]9 _% E" c
/ V+ I, \% v; N2 P
实验内容:
) Y* s( [2 Z8 _7 s( }$ u+ n' }
- U2 V8 d( R- s7 E: c启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
( @' l- U/ R8 W3 M* P1 `7 p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。
; B. J  X  ^# v5 ]6 R6 o" \6 F. I( G! m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。
; c) v$ C, t+ M5 U2 a; i
5 [3 {( D2 ]! c0 i; Q# c. j使用AC6注意事项8 F6 c2 G- H& e

; Y1 l) B* z& U. g) I9 I2 ^特别注意附件章节C的问题
' G0 {, U$ b0 Y2 G) C' j3 O1 \9 O. e- H/ m9 I
上电后串口打印的信息:
$ r$ J% E4 [9 A; u7 @0 r7 W1 t5 d( i  ]% ], B6 A7 ^2 u* @* g
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
/ m  i! T* o! M" ~" T
5 {# o  x7 [; G+ `
cd890e0dfd3b1b8ef8739e8fc4f01506.png

+ l# t$ v* v/ P& o& y8 B4 O. F
& d2 O+ A2 f8 m' a1 U# aRTT方式打印信息:
6 g2 p9 A2 u9 V; a4 k& [1 e* D/ l
2 h/ B0 p% q' w9 I' i, m
3e0904c0bc6437129747395634ee984c.png

* Q' P* j- e' ], W# T3 {8 E7 g
; ?- o$ S# A" P: }0 C程序设计:" n5 S/ U4 k: U' O/ g' Q
* ^) x. L5 e* U1 j. i2 F
  系统栈大小分配:* b# I0 \: E4 }' R/ q1 X

4 N8 W$ m9 e  `  G' I
48fceb9a7ee8270c0994ee790dcf8ade.png
: _# ^0 L7 ^0 V4 o5 I; u

: |; t0 @6 h1 O  RAM空间用的DTCM:% e0 O% F$ [* L/ k7 m

! X( B2 F3 ^$ d5 F7 b; a
087136cc201250628a295aceefc51c8e.png

3 _0 n. e  A* L& {( e) W& k' l/ R/ H! p' v0 G9 ^
  硬件外设初始化5 D9 P5 R5 e: R  U
$ }  o/ q0 j1 }& o( @9 j
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
/ w0 e7 z) H% [) X/ v
+ D2 ?9 n1 W( c' ?9 _& _0 X
  1. /*
    2 ^/ P) ]$ w- A
  2. *********************************************************************************************************: V2 _  u7 U9 Z, u) b9 `
  3. *    函 数 名: bsp_Init* r- N" o2 M7 t- \' x9 U
  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# K7 L# b# r+ ], K! ?
  5. *    形    参:无
    ! q1 x& K" _  X/ _* S
  6. *    返 回 值: 无9 A  \1 v  O' h) S* C7 P
  7. *********************************************************************************************************/ f% t$ o) k9 ^" k: m
  8. */* i8 O5 G( C- B2 r# W. }( E
  9. void bsp_Init(void)
    - R7 W8 G2 q  g" l, b* P. _
  10. {
    5 @/ N# u& f# W) Y+ \
  11.     /* 配置MPU */
    * T) q; U) ]7 p3 A
  12.     MPU_Config();
    9 r3 X3 G$ v! u- y7 I! ?/ m
  13. 1 m, d4 {7 c/ _6 N* X; B" s
  14.     /* 使能L1 Cache */. P- g8 H) V' ^* q! R; ~
  15.     CPU_CACHE_Enable();, e1 Y, z4 K- N

  16. * N! E/ e! k& O: ~1 X5 u$ F4 q5 r
  17.     /* ( R5 }, m7 A' n2 [
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:( _  @* F1 q) A( E
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
    ( D) j" b5 O( \( `' `3 R& c
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    , c) N2 Z% z1 c3 ?2 D/ p
  21.      */% R; `/ b" N4 j; L& D
  22.     HAL_Init();$ y8 `1 A  B% q. y8 l5 L0 P
  23. ! `) F: z$ O6 `4 j$ P: U" L# j7 E
  24.     /* 0 s1 K( f/ @7 t$ I0 ?
  25.        配置系统时钟到400MHz  l" y+ `, U  a' U5 L* Z
  26.        - 切换使用HSE。7 v. @! V" }7 A
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。3 b/ F- h8 |5 G) w
  28.     */* z' j: S. O. c3 F+ T
  29.     SystemClock_Config();: T9 }7 m3 ^0 c# [
  30. / k  k  f- ]& t* S- R: U
  31.     /* ; M7 n2 R1 W. q; d
  32.        Event Recorder:
    9 W- l1 O7 E& @' K
  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。
    - ?7 v1 x7 k4 P7 O. 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
    ) P# z( p" g( z+ X: s
  35.     */    6 y7 a9 K- u0 J5 o0 V  N
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    & i, P# J4 c* v& D- c* j
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */) E8 _3 E& l% S9 Y& ^9 `2 {
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);! d( q6 \; [0 K* d% K% u
  39.     EventRecorderStart();
    4 T( w, Q, d8 Q
  40. #endif2 R8 H( f9 R5 B; i2 ~
  41. 9 X* z* p2 d% i) @  K3 D2 q
  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 */+ ~: o% f3 B7 d* j- l
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */1 R2 k; G- ^& W4 k( ]* o6 L
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    * N! _; h( @1 v) e9 }& X
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    & w# M5 {- _1 q6 s
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    * N5 U' K& r# i# z0 W7 S; p9 f; }
  47. }
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8 V# O" Y% J7 [2 {, u
  MPU配置和Cache配置:
: a& w0 V$ p1 U/ r2 U. _' |, s
  y9 L/ z1 {! L( M* L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。
2 s+ g, P2 n7 D/ O3 d* B
; v( Z. g4 ~$ C1 |
  1. /*
    / f# J- B( b/ e
  2. *********************************************************************************************************
    $ [  k% I* \+ Y& L6 z2 a9 j9 W
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    7 ?- t, R* Y- i
  4. *    功能说明: 配置MPU
      e( G" v1 M( A) J3 }& f& _
  5. *    形    参: 无/ W: F) C- c% {; H3 G5 v; I+ j
  6. *    返 回 值: 无( m# e1 ?# M+ e/ F% ]! n( F& N* F
  7. *********************************************************************************************************" X! Y! ~; l' k8 L3 A7 {
  8. */# V: M$ K) d+ r7 Y& i+ A
  9. static void MPU_Config( void )
    ; v: D* M6 z, L* m/ y* w8 P- a, D
  10. {! N/ y9 W1 ~2 G! ?! Y- f& `' `
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;6 P/ {! o! Z; Y8 U
  12. - E* B; v% x* E+ Y
  13.     /* 禁止 MPU */2 N" X. p& j: P  q$ L6 v
  14.     HAL_MPU_Disable();9 o( w  q; J9 q( @

  15. 0 F4 i; A0 H. E+ P, W7 m
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    4 z2 |' ~  B6 e# X4 S) b  k
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    1 \( H  u( {4 V- S( C
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;2 J8 U1 k  V: h) P
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    0 k& a3 |" t! _# z% a( y0 h( }. }
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    ( |5 S8 N% ^. U
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    7 }- u1 }5 p: Z. v0 [+ G5 W
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;' g9 N0 w. z/ s5 T' }" c5 z2 u% m
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    + J6 g) S* p+ k5 @
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    - L, W; }9 p+ ]5 G" _) {0 j- f$ Z
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;0 n+ D5 J, B- z, d$ y/ W- A
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    9 [- z' E/ y% ~( ^2 F
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    ) L7 H, E; L8 u
  28. - B+ W+ q) v: Q! V# _9 ]
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);, [. X# B9 {1 J) y
  30. ; {1 f3 w* l9 d0 `8 B" w

  31. : l. w+ V7 ]4 n" w
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */. Y9 k8 G7 b8 J* e. K! l
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;. q) t. w- G6 v  r
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    ; R/ y' I$ ^3 E4 u
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    . S5 M' ^" X! H
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;! E. I2 s/ ^' M) l) t6 y2 X
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    . @1 {2 W' F  t- x. c, o! I
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    . `( A4 U% P- S( R  o
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    * N- M; W9 R& u! ?# g5 G
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;9 R8 ~) W# D( |) ~
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    . K3 z% M9 _* U3 v3 v
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    , `9 o1 E9 M5 n6 J+ w
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    ) C: \5 N* U6 _  z1 C

  44. 3 [. z# ]/ I' w$ E# ^
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    ' u' C; g) j9 e

  46. , K  K5 }! R( w$ {2 E
  47.     /*使能 MPU */
    - l1 ]8 C4 a$ @6 x+ Y* P
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);4 {6 [$ ~6 [0 Y
  49. }
    + B) n: |; n2 s' G1 d
  50. ( M. ?. G. Z" t7 m0 K& Q
  51. /*
    $ {% ]/ }) R( T" E
  52. *********************************************************************************************************
    ) [+ d0 ]# Q6 t
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
    & L/ E% Q) x# Q4 V
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache0 d( E/ Z$ [/ I- h' g
  55. *    形    参: 无
    " F$ U/ i6 d( x: N4 d! e. L  W
  56. *    返 回 值: 无
    . O% J, z2 O7 v2 z6 x
  57. *********************************************************************************************************
    $ ~: {% X9 H  {; t! ?
  58. */
    ; s5 _) b& R7 f# L! H, b
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)& q- Q% ]( U( j" N
  60. {
    / t3 _8 V/ C: C  |
  61.     /* 使能 I-Cache */
    ) g: O+ V" e% z) w. F. J3 G
  62.     SCB_EnableICache();4 f& j2 Y7 x# \. W( `5 R

  63. $ _) n+ \. E* n3 m: @, J* P6 g
  64.     /* 使能 D-Cache */) l" p  G) }* h
  65.     SCB_EnableDCache();
    ) b6 ]: b' t5 q9 P6 H
  66. }
复制代码
- t8 ^. {; b9 p/ G
  主功能:3 |. D9 q3 a" q. d$ l7 T- G! t+ Y' m
1 W# r5 w( _. m9 T# ?
主程序实现如下操作:% T' f9 }0 W7 a* s) T2 l4 z

& D- C. ?* N5 b+ R! v  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。7 v7 D: s7 @) J" J+ y" ?
  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。
7 i) Q; I, a0 W  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。0 Z5 B  `( c7 l% D. v
  1. /*- I6 d1 {7 l3 b* K+ H! f
  2. *********************************************************************************************************
    / _/ S# t. e( L5 C% S
  3. *    函 数 名: main6 [" v+ u  Q4 K6 e
  4. *    功能说明: c程序入口
    2 [  }/ C, u& W
  5. *    形    参: 无. H4 }. I& n1 u
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)0 d! t: m/ o8 ?- e' ]
  7. *********************************************************************************************************) C5 y5 }$ A3 W  C* C4 t: Q; k: l* t
  8. */
    ; t* Q0 J* Z( G8 ?, x
  9. int main(void)! J" x9 d3 v! ~/ j! A% e! Q3 [2 D
  10. {
    ! t* a8 n* L  D, b. [* `6 M
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */& L1 O, s" w) m* D# h
  12. ) T4 l9 ?+ \: ]) ]( J3 E' J

  13. 4 z- e, L* b% X' c" E( ]) _% p: a
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    ' \+ [. R4 A6 q  d. _( |2 B9 h8 U
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
    $ ]7 D, z! X( [# M" n
  16. 7 A: I0 c; Y0 X; c0 l
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    6 {1 p5 m6 j, T
  18. ! @+ q% h6 e6 m. y4 B
  19. % b1 [! K* [. x
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    8 X- S+ t- P' S9 I
  21. - H0 n$ o% U" C3 ~7 o
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    1 p2 z1 u: w$ Z) n# [/ D
  23.     while (1)1 }& V! Y# T& i" K
  24.     {# P) r/ a' @" M3 H9 R
  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 */
    , Y6 \- _' W  ?
  26. " G& T0 `- N2 r4 B* c! [

  27. 0 F9 Y) A) x# e- `
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */$ \3 Z9 R- w) I( m
  29.         {0 a) c' R8 |. ]- g, v' _" Y
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    5 Y4 T! E; s, l, G1 t6 c) R
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
      U6 D6 s, C) M  y9 O+ Y% j. ]
  32.         }
    $ r- n+ H/ X) G) ^3 V9 `

  33. ' y* z' K) C  N$ a! B8 G0 C) P0 f
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    9 w2 p' u( I+ u* W7 w0 J
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE). M4 O3 Z* B! V$ c' J6 S
  36.         {! e( o% Z1 p4 K$ N# I# h3 o; O
  37.             switch (ucKeyCode)- g* t' @+ S8 S0 A# ~1 g- a
  38.             {
    1 Y, J4 X. b0 _
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */6 T, e5 R- N5 a1 `; P
  40.                     arm_cfft_f32_app();
    : v2 j& P1 M* C* `, d3 `1 Q) O
  41.                     break;
    # o, a4 O9 k+ c/ ~# H
  42. ; L9 ?8 l& r. T8 w1 v8 l
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
    ( S, b" H# |, W6 G: |6 m  i
  44.                     arm_cfft_f64_app();- S8 T4 ~* a+ d! t6 Y
  45.                     break;7 i- t/ a9 B5 m4 t8 w3 T3 c
  46. $ k8 `* z; @! b! Y! m5 F  E  `8 @

  47. # A( o% q) P  M5 }. |, E+ z( c
  48.                 default:
    4 `+ s. ?, h8 {8 ]
  49.                     /* 其它的键值不处理 */
    ' Y9 @6 [' D& p1 j
  50.                     break;& }: p$ R; H) y  g3 l6 @- i
  51.             }
    ) N# H9 G3 e9 H" H6 J
  52.         }
    8 q7 O3 p0 T- A5 w% l. j
  53. ) t5 \( I* u! S
  54.     }3 w$ ^, X6 u' Z; m" D9 q- ]
  55. }
复制代码
" s1 ^) h2 [, T1 w
30.6 实验例程说明(IAR)

- g8 H8 M1 Z( \! y配套例子:$ b, ]6 ?! F1 b5 v% x" b& B" q

- _7 r/ r, J3 {- k1 Q8 JV7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
# d4 W6 Q/ T2 P, c# I' C1 y9 m
. C5 }9 e, Z6 ~! v) w  a9 m8 r实验目的:) P* C$ I! o# R% K
8 [" C1 w7 b% Y5 A- E4 @
学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点
, I# [, g- ^1 H
% u( M5 N" D4 b9 c3 s& \; Y& ^实验内容:
. ~  ~& X: R. G" i5 v7 V) S" q. Q6 C% D0 j3 ?/ _
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。, s) G! T+ i+ p
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。" _7 [: D' F& W# Z5 K) j6 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。
* ~( ~2 _$ y* X
3 l. G4 ~. u+ G4 c2 s5 O) t! J/ a使用AC6注意事项2 G# C7 C0 ?, f0 [2 R
  [1 S) s3 ~3 z% U( Y0 g
特别注意附件章节C的问题8 p0 a4 Z) q% R% O) H

/ k+ [# h6 D& Q3 X上电后串口打印的信息:
* A& x+ L! X# a# a7 t" x: z; x8 W9 R7 V  C
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
; a. y: a/ P5 q, j1 H- s/ x4 i
, c& z! F) w* y5 M- |
4adc5a7bc756a70e790db70e96d2f961.png
: L: `8 ^2 H& i6 H& W. e1 T' I5 U# G! \
  \0 |; q9 u% Z- H$ f4 g
RTT方式打印信息:# m. E/ o7 |/ Q) i& U
- l% D" I% H0 |% E9 _: L
bb501e3a18d988fae79bb3d528354ec8.png
  ^: p, X% }& L6 W5 E# O
2 d+ {' z) x6 C& }( O: E
程序设计:
0 j  M" P2 v1 \3 j
# e$ h* f+ f" ?0 c  系统栈大小分配:
+ K% _1 M8 L& O  {  k$ W1 L9 u: x! g/ o* m+ G8 q$ N9 z* d
8d431d2b5933b4c575fee14771ae26bb.png
+ S; \! E; D: A. \! u
- n" c) H  k) H! O: l
  RAM空间用的DTCM:
7 k  d0 M: J2 t! ?& ^* t
: l3 b$ p; O7 B1 {$ Z. Z. X9 ]
b4f7a8e1d3ad8c821f8894a6c6f59d2d.png

. `8 f& B# M8 I- D
$ Z2 j& }5 j* G5 i- x6 n  硬件外设初始化4 Z" }4 a& Z7 x3 ~" s& z7 n
/ O6 \4 q/ j! T0 C
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
# r# V2 M) p1 L- G* w5 Z/ ~% b$ T1 h' n8 n9 [4 V. W
  1. /*5 m( T8 j6 X6 J- a5 w
  2. *********************************************************************************************************
    : Y8 P9 G: k) p: ~7 X) x
  3. *    函 数 名: bsp_Init- d3 B4 z8 y& S* C8 o* f
  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+ X6 N0 T+ Y) D9 ~4 ]
  5. *    形    参:无
    ' h+ W4 }% O3 F4 B9 c6 U
  6. *    返 回 值: 无9 \6 K9 ^2 F4 @4 W% [, p/ b$ d
  7. *********************************************************************************************************% o" d% K$ T- h" a7 J. H
  8. */9 O2 E8 H0 F# E4 y
  9. void bsp_Init(void)! F0 [0 k. G. ]+ b) v: d; b6 O
  10. {
    6 m- b" m: ^! a2 r$ k
  11.     /* 配置MPU */
    % m$ e  C+ H2 {/ o) I  h8 d! t
  12.     MPU_Config();
    7 a) `2 R+ A. u8 O# _  ]3 _+ W
  13. 1 d" x# H' |8 W
  14.     /* 使能L1 Cache */9 X# c; [  k0 H) g4 j2 E1 W: @4 b
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    / {/ F6 P+ o! {! D; C
  16. ; p* ?  y5 l% w: z8 {, X+ ?! t+ u4 U
  17.     /* 9 |% _6 \- h4 Q8 @% [
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
    ' q! u% @+ U% y! ~7 h+ D% ?3 z
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。1 b8 D' {/ e  \1 ?' n: k- X
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    4 G# Z' J7 @5 q' Q" ?
  21.      */
    ; d" p$ c1 v/ `& ?& s
  22.     HAL_Init();3 b# [( a3 L. P4 K4 K
  23. ( ^- N1 z- T6 i7 C9 F# S
  24.     /* 0 F, R* ?' ?, V6 o2 @( Y: r
  25.        配置系统时钟到400MHz$ T1 ?3 V; j! G$ z" ]5 S6 {6 N/ h
  26.        - 切换使用HSE。2 `  R9 [/ Z$ J4 ?5 Q
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    % v3 k9 R4 Z0 z' L
  28.     */' M$ d$ f: E8 ^' u; R
  29.     SystemClock_Config();8 L7 s7 z" E% v; }, N) G

  30.   K! B* z: w& u# `( J, f* K, F5 }" Y
  31.     /*
    $ I6 V0 m1 Q" G6 X, Z
  32.        Event Recorder:
      S3 `0 U- R& j; \
  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。
    ) ~( t7 L5 e) J- r' S9 ]
  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9 b7 W* w  s# P: f4 {( [) p
  35.     */   
    8 ]6 I& y$ ~# Y/ ?0 X% k& G" G- ^
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    8 Q% Z7 ^6 F$ e9 C+ I3 w
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */- h# [' Q/ }, N8 G' U
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    ( O! k. r) L  K; {
  39.     EventRecorderStart();$ ?, |; i  K% Y8 B+ l( P
  40. #endif7 e0 D, V; q6 x1 _

  41. ! O' j8 X  b8 `4 _( B8 _2 E7 [% O# n5 n
  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 */" x$ }6 K/ ~- o9 B7 t5 H. N
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */& t! W1 |  `/ y# W5 }" f; N: n  u
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    ' Z3 {* x6 L' I' m- q
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
    . p  ]1 K; w4 q1 j1 `
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    ( R4 Y. J' b0 [! B1 \
  47. }
复制代码

& u/ `/ P' @: b, d# N( f4 S  MPU配置和Cache配置:
4 r% p/ f+ {3 Q9 R
- c0 D7 R7 |! g* T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。: N; [7 h( G9 c; i& W/ q6 o0 d
; V+ V  Z0 I% l! b; p
  1. /*5 N" F5 L/ {% C6 F
  2. *********************************************************************************************************9 V( q( q  s; Q/ z8 y3 |( A
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    5 ]& X" U4 B& z# x/ a, Y3 T
  4. *    功能说明: 配置MPU% |( W5 [* x& _# _' s$ m
  5. *    形    参: 无
    % K2 D" M  i" d) a
  6. *    返 回 值: 无" u, T: o( e$ A) G  ^
  7. *********************************************************************************************************
    : o( v5 D# w% ]' B
  8. */2 l- f, V! H0 W- L+ K9 M$ z
  9. static void MPU_Config( void )5 S+ X  Z  f0 ^  E) p
  10. {  u) E% b3 v* h0 v3 Z
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    & B4 ?$ J. t! K& t3 ?) X. W
  12. 0 z5 I# ^' A, G
  13.     /* 禁止 MPU */
    - d9 A& \" ~2 A9 J
  14.     HAL_MPU_Disable();2 V6 [8 M' b7 f$ u: s3 p

  15. 2 ~3 D$ U+ t5 b
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    : r2 V6 p4 q; ^% S+ M" K
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;1 g+ V3 q% u' ?# c) A+ H& r: q
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    " v( V) Q: p, I, q8 k  \1 k. L6 U
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;5 c* y, n" d( I5 Z* m
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;) a! t2 x2 r% m0 C: f0 R* T
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;" n0 h8 L0 b4 p# h1 s
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;$ W% w+ B4 A6 M! j( k
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    ! u4 G' t) c+ z
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    4 I( P$ f: L2 m% Q0 t9 d' f# `
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    ! H( s4 x8 }! W8 S. d( w4 n" f5 Q
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;+ o9 R2 c  P7 ~5 }
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    : r, A6 R7 q0 X/ V( i# f

  28. ( ]$ V) `  x* H- Y. _
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    - ~3 B! K  |- s. o0 `

  30. ' x# B/ ]3 Z  B+ g. k9 a; F% y
  31. 5 [. ~9 e1 i" ^' m8 l
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */; B. y' C8 h. d9 o4 S
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;& w# ?8 m; j) S5 Z3 O2 B
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;1 Q% a5 t7 Q" h
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    9 C* J0 ~$ D( k! d- G$ @6 j
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;8 n: V8 M! \$ g1 Q
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    , A/ m/ S) p+ Q! o% ~! u' }, j. f
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    " k. U5 S, b8 b4 f7 e: F
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    : y2 x1 x" j9 x+ T% x) t8 z, r
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    ) u$ E4 t8 q4 L( J, P$ ~+ r- Y
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;2 L, Z! [4 _, k3 W% `* P: T/ R/ O
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;+ b; K/ B; g0 T+ y7 t' O
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;5 S1 `. A9 _$ A, ?
  44. " S5 g+ Y) ~2 \- O4 H4 T
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);$ z  B' ~  @" c( ^2 s& a
  46. ' A0 ^" M) X  o
  47.     /*使能 MPU */" f9 [/ A6 q# O; c
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);/ Z3 ^/ F5 v. t8 W! I$ w
  49. }" Y& q- Z% S& t3 V' J! [. B1 I

  50. # [8 }  k* J1 ~2 n  P9 \8 r
  51. /*8 p( e% i: H$ N- q1 b9 d
  52. *********************************************************************************************************; G6 d& g5 N6 Y' ^) N; B
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable# L* W/ @. B: f! }
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    # O$ |- D3 w4 M- r# y
  55. *    形    参: 无
    ) w; v; y" s: j/ M. @
  56. *    返 回 值: 无
    6 H. ?. {+ Z7 D1 }
  57. *********************************************************************************************************, K) D! L) f: K
  58. */- |: U! ~% [4 ]$ F1 a# t- ?0 |: ^
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    ) y& O% @' h3 ~' h7 E. k6 H2 C* B
  60. {
    % S4 K, B/ }5 l% }) C+ R# t
  61.     /* 使能 I-Cache */
    $ n8 ]* O' l+ _' l
  62.     SCB_EnableICache();
    ; M& \( i" F1 p0 O) b
  63. 9 Y" c# N3 V- f  z5 S' S5 _
  64.     /* 使能 D-Cache */
    , D( J4 V; W0 x# [& q" z' _. x
  65.     SCB_EnableDCache();
    . t6 o4 i) i, ]+ ~) K7 e4 r
  66. }
复制代码
$ ]; ~! d: I# L# F/ X& O( D- @
  主功能:
1 c5 p6 h; B$ M) [, I6 N
: c6 V% B5 q, E( t, S% f. v主程序实现如下操作:
  l2 g8 M+ g. M! D! v0 q+ u. Z& A( H( ?: c* p9 \. g
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。$ L2 Y% T" q; g% F+ W
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。/ [5 d# ]8 \5 ?! C9 o; s
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。
0 {& \. g, I/ i( p
  1. /*
    : ]! V6 x$ {5 x% G# R" B# K+ y
  2. *********************************************************************************************************
    0 u' {% T( H# t: C1 V; Q
  3. *    函 数 名: main
    - J1 T4 u) ]7 u- u. V
  4. *    功能说明: c程序入口
    ' r+ _, Z% w6 i! b, X2 |
  5. *    形    参: 无
    ) x1 g$ t1 k, i* ^  `. A8 P% v. V
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)8 T, @. g: p& M) ^0 x5 N
  7. *********************************************************************************************************
    ( Z' P+ a2 D1 Y, a+ b
  8. */
    * i7 f, i: X  k, S4 h7 f
  9. int main(void)
    7 ~- D" Z1 O( W# O, K1 U( N
  10. {
    + [2 W. C6 ~/ K. }8 A0 ?
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    8 e8 w  X& u4 k

  12. ( g. E4 ]' ^9 T' s9 \
  13. 1 p1 k! g; o: {1 P& E$ d
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    / t- c! @( |# e" w* r- O
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
    2 K; r+ k* F! l% \
  16. + H2 O4 \0 @% _/ `0 n! ~
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    1 j% ~0 c+ H7 I6 z2 K4 x

  18. ; H3 G& k( M' ~) U7 ]# `

  19. 4 Q  J5 ]0 F0 l8 p/ m. r
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */! [4 S* \0 q2 x/ \" \

  21. 4 Z; i/ D! n! S( e5 L+ M# d( p
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    , t0 b- J6 ^4 G$ B  y$ `
  23.     while (1)  _- k2 [% M; [. ~
  24.     {1 M$ t$ [  s$ O# q% X9 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 */
    % |/ F% F' L' V7 x  O

  26. 1 N0 |, g2 |1 L# h! r

  27. % ^) x5 J- ?# t: P4 a  `
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    6 R* _+ O" b0 v4 W7 F! D/ r! a
  29.         {
    , Q6 S8 g( \6 p/ C/ w+ V+ b- x
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */$ O- J+ A( Q! y( p
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    $ r+ o; j0 P, s. P" x& ~
  32.         }) H- R' N# E5 \) y  ?

  33. & e- d) `$ \: V
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */+ y1 V' A/ H+ I! \$ w$ F
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)! ~1 X( w5 r- H3 R/ M- C
  36.         {6 T1 T3 ~9 h9 y
  37.             switch (ucKeyCode)
    ' @9 K- |6 _" G; ]* U" D
  38.             {
    3 U  j, }. l. m8 I& Z  ], f  j4 G
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */$ y! J- G$ p$ s7 E% R% N& @* l/ C
  40.                     arm_cfft_f32_app();
    9 Y2 T# _1 T2 z5 o4 Z) _
  41.                     break;
    ) ~, J- F* s' ^' S& ?' n3 `: S
  42. 5 @5 M4 }0 ~" c+ G( z  b8 g
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
    1 d" q4 N: ~/ H9 h* \4 z, k' h
  44.                     arm_cfft_f64_app();
    ; I; @5 v2 w/ x$ p+ a, r) S& }
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7 o3 S' g; `* e5 X3 y30.7 总结8 ~/ U5 A2 V/ C1 h$ N( O
本章节设计到FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。
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7 _9 q, B+ e3 ~3 d2 ]% u

6 w) p2 L- h* v0 S# l' M- c% w
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