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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
2 q+ R2 E! y2 b: P# c. o  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:
$ q: ^: N) k+ REarlier 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.
$ B* g, L: g% m+ U8 l( I, C: XDSP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
& R; Y3 s. g' c5 O4 d2 w30.2 复数浮点FFT说明
' x* X1 G# e- R6 f30.2.1 功能描述

0 ?! k7 C" [& @* e' ^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。, n+ q( \5 H( ^  B  w- l
! G- p) Z0 i7 }$ w8 h5 C0 A5 t
30.2.2 浮点FFT
7 A, s/ W$ u# f- i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。- s( F# @4 E! x6 }" b

5 d- c2 z2 d, c8 U8 a8 g2 f5 X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。1 f: ?& P& t+ @  b$ \6 H0 p

. m6 S/ l1 a# |. }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 z8 h2 J" ^" h  b9 q9 y. j. R# B( C% B, a2 _+ q# U; i( V
arm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len64, pSrc, 1, 1)7 u) c; g( I- t+ B
4 s5 q- O3 p4 x& B1 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。: [+ o/ j5 m1 X" W

1 h+ Q! j) i+ ~& H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。
$ d8 q& D) ]0 [, w1 p( |: x( w0 Y( Y2 G2 ]5 ]/ Z
30.3 单精度函数arm_cfft_f32的使用(含幅频和相频)
$ Y) G6 W6 A8 N( i: u3 E% q30.3.1 函数说明

3 K$ I2 }  J, v1 H6 y& c/ `* g函数原型:
. m- z7 n9 J( X0 O- [8 w
0 y* F& n$ r: m' v* i$ E* d
  1. void arm_cfft_f32(
    7 S3 y, U: C+ {. o' G; I$ f. Z8 u0 \# T
  2.   const arm_cfft_instance_f32 * S,
    5 R0 w. d' L6 w1 b6 ~5 z. \9 A
  3.         float32_t * p1,2 N; h' n' c' l5 O% R* K
  4.         uint8_t ifftFlag,
    8 w* Y( f" k8 v( L4 _
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

4 `6 O4 x. q& X& D# a  i* Z函数描述:0 o/ u1 _0 _* R4 t) P; V
) m" V$ G& g# O. `
这个函数用于单精度浮点复数FFT。" {3 ^) A% p; E

" n, V4 p/ x8 j5 |1 s. k  @函数参数:
; i+ p" Q1 ~* Q  d4 f8 ~  g/ s9 ~" [8 n3 }1 s+ W1 `, D$ z
1、  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:
( n; ?2 b3 [8 a' [, h# v
# l" A" j% _) R& [  arm_cfft_sR_f32_len16,16点FFT
& M( ?0 p" ]! m; t% k  arm_cfft_sR_f32_len32,32点FFT* L0 q8 Y* r2 s) A8 g
  arm_cfft_sR_f32_len64,64点FFT
! b0 S+ f/ H/ _9 ~; T  arm_cfft_sR_f32_len128,128点FFT
- z# j4 c4 _0 [- B; h  arm_cfft_sR_f32_len256,256点FFT
4 D" b0 i- l3 o$ C& q( P! c3 l7 L" g  arm_cfft_sR_f32_len512,512点FFT
2 V; l5 n3 O6 X' c' k  arm_cfft_sR_f32_len1024,1024点FFT' D' o, u& X+ ?* k
  arm_cfft_sR_f32_len2048,2048点FFT5 G+ c: H0 k+ ?* E- w9 X# |0 G
  arm_cfft_sR_f32_len4096,4096点FFT
" O1 c; n) O# n2 {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。
0 R6 t# O! G. s: P# t% h- }7 [+ v' R- q7 I" i; K& M
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。9 O1 K1 W& w5 ~6 {2 V0 l6 P6 k

* t% F7 ?* C( Y3 k4、  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。
, H8 m- V3 n; i5 G! N7 e1 V; i2 A7 `/ N. v) T
30.3.2 使用举例并和Matlab比较
1 W, J' v2 g8 J# z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。, {8 v6 y  N  M0 J  D. {7 j( O: I
8 u% R# U# [$ }
  1. /*
    / e& b2 p$ R. F8 Z) [9 H! L
  2. *********************************************************************************************************
    ( u5 a, M( D7 i7 Y' n
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f32_app" {$ g  k  n) D( z
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f32计算幅频和相频, p4 M: w# o5 k0 k
  5. *    形    参:无
    3 A1 B' k2 b7 f3 ]9 T& M2 l  Y
  6. *    返 回 值: 无
    4 H4 [7 i5 h! O$ `1 _3 a2 X% V+ S2 }' u" O
  7. *********************************************************************************************************
    , _6 G0 H6 Q1 n; Z0 S! d9 ?8 Z
  8. */
    + n, E, K+ t$ b. P# \: Q4 |
  9. static void arm_cfft_f32_app(void)" k; Q& ^5 H2 }1 Q0 b4 H% ^! j
  10. {
    " }# }& `8 \# Y
  11.     uint16_t i;2 P. U* v7 @# V6 D1 x- S
  12. ' C( d! V. V1 F: T7 V0 \2 P1 \
  13.     ifftFlag = 0; 4 ?  G. X1 T, N7 }# J: d
  14.     doBitReverse = 1;
    2 n9 p+ g8 M  c1 q9 m5 o" Y" Q

  15. . v+ R" R5 ?6 ~5 W7 `' ]: a
  16.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
    ( o5 A2 m1 ~" z- z0 N
  17.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    7 {4 g% @5 Y3 m/ S  B5 W- X
  18.     {
    # q# w- C' l( [. [! N4 u
  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° */' B& H# {. V( |. y% x7 D
  20.         testInput_f32[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);2 ?" u- x: U1 \0 k! }
  21.         testInput_f32[i*2+1] = 0;! T. m% Q. |: w, l# N4 u# E
  22.     }2 u/ ]9 ]& ~# U( z$ ~) g

  23. ( A) k0 {& j9 _- b
  24.     /* CFFT变换 */ & e9 h4 W3 l0 }. h
  25.     arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32, ifftFlag, doBitReverse);
    4 }8 W3 O5 {1 a3 z2 [0 y
  26. 7 a5 j( P! r* b1 o/ j
  27.     /* 求解模值  */ + u! n- C; e, C3 ^
  28.     arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32, testOutput_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);- q" T, P& M7 a* g, w
  29. 5 x5 k, D) b" l* g0 R' {- _, |& r
  30. ' p( ]" o1 D9 D3 k  c) @- \
  31.     printf("=========================================\r\n");    / H4 Z( N0 L4 w7 g
  32. 0 ^, r& E3 m# D' L
  33.     /* 求相频 */
    7 Z' T( z/ [) |
  34.     PowerPhaseRadians_f32(testInput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);
    4 b7 ?2 C! k& O8 N

  35. + w: [  H( L/ r2 J5 {/ k; s
  36.     /* 串口打印求解的模值 */
    # {9 |5 B, I$ @4 A" O
  37.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    ( ]& K+ P: \  @/ F: J
  38.     {/ Y) x  V8 g4 m# ^  X( h
  39.         printf("%f, %f\r\n", testOutput_f32<i>,</i> Phase_f32);
    7 W. e  m/ L2 _3 {
  40.     }    ; T# [; H8 N/ n7 A! \
  41. }
复制代码

  e' h9 U& F5 q. c5 b# i% r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。) a4 J0 Q& B$ k, H

$ `2 K; Y* K, {0 A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 l/ v* V/ v: A* D+ F! k
) p6 K1 v& A6 b  W6 a' R; i7 x# S
  1. Fs = 1024;               % 采样率
    ' C' V8 A- j; [! g. t+ Q4 P
  2. N  = 1024;               % 采样点数- o; b0 ~! a' Z# D/ E0 j' q" L
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列& e: K+ G8 B: x% a$ i, T/ ^3 ^
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
    3 D$ U& T* w& Y
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率- O: q2 {/ U  n" F: V7 l* [: x
  6. 3 ], S+ g- w" P" k7 b
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成$ M3 N0 _, K' {: I4 B/ ~
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  0 B. M2 B1 U& b1 m
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换9 I, ^4 j" J9 o: \5 `+ d) \2 S5 z' @
  10. Mag = abs(y);
    6 w5 l* p3 @" I$ H7 \
  11. 7 V3 x2 d, W9 }  B1 I
  12. subplot(2,2,1);% C3 a- d, B9 [" _" ^
  13. plot(f, Mag); / w! Q& z+ N% ]5 w# {
  14. title('Matlab计算幅频响应');% a0 ?/ d8 G; b" h+ F
  15. xlabel('频率');( E* M3 p4 K, q2 D  K8 @
  16. ylabel('赋值');0 n% }+ V; u0 g& l, a. z4 L

  17. # k2 x7 R, d5 w+ b
  18. subplot(2,2,2);
      V$ l- `8 Y- S) \* E0 g
  19. realvalue = real(y);2 m0 x4 i' o- Z# l! Z. z$ f, l# _
  20. imagvalue = imag(y);
    ) \, p0 Q& T& P# i4 I  v
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200)); 0 D: Q: u' U8 q: ^7 L2 N  A! @
  22. title('Matlab计算相频响应');, s7 l7 D+ S! G6 t3 M% Z* W, ]
  23. xlabel('频率');! F" P  @2 X$ z. B
  24. ylabel('相角');
    + S5 w7 r6 d& U8 L# V# T# M

  25. - |; E2 [' C+ i
  26. subplot(2,2,3);
    9 c% m' m, j; K; q4 m
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应
    7 p5 b" k( M( @1 j
  28. title('STM32计算幅频响应');
    ) j' w, {0 Z4 K# L. c: I( y8 i
  29. xlabel('频率');
    & x6 Q+ V. N: {. Q8 @$ J  t
  30. ylabel('赋值');2 ?8 `2 z( v6 N" p5 n
  31. 1 F7 _% |% M2 B, B& ~! R
  32. subplot(2,2,4);
    . {% f2 `+ {6 C" A+ f6 m; \/ x: @2 r
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
    # l7 _, h8 z4 ~' h) ~' S, E
  34. title('STM32计算相频响应');
    . k1 c2 X$ ^4 u2 t; l
  35. xlabel('频率');
    6 k3 E; A6 a" P$ L  @+ |0 {8 A: o" [
  36. ylabel('相角');
复制代码
' n, a9 e& L2 P' e( z. F. Y
运行Matlab后的输出结果如下:" P0 d7 N' o5 E9 f3 P
$ V+ D# P3 t0 l' {
016310ca731a920e59d2d124c5059ea3.png

9 e5 }! N, O& I% U
* C+ x# E3 a  t$ l# k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 a7 l" Q$ P% O) G6 ~0 c% K! j$ G+ q3 I' _# f* c) R
30.4 双精度函数arm_cfft_f64的使用(含幅频和相频)
, Y) t+ C2 y3 u30.4.1 函数说明

5 Q& n$ @2 k) h) M函数原型:
, h5 ]8 C, M2 s3 ?- s
0 ]# p- X) L0 h8 A; x8 l9 D; u1 b
  1. void arm_cfft_f64(
    8 i+ h, T- K$ |& M- P0 ^
  2.   const arm_cfft_instance_f64 * S,
    3 u; A+ b: D0 H$ g6 G3 I0 J& R: \
  3.         float64_t * p1,
    . T& e+ r$ l, P( J+ T
  4.         uint8_t ifftFlag,/ @& p) S/ B4 C- L1 v# H- p* X- n9 s
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

/ x( ~0 r" X6 [. }函数描述:; c! C' e! \1 s1 Y

& j* n+ y* n/ _这个函数用于双精度浮点复数FFT。2 V- z& B/ F, O

9 x( }/ J0 k8 s$ i2 u/ r! E/ i6 b函数参数:$ z0 y! |/ r( y* |- r4 o5 f8 Q
! D# Y5 F- m1 q; {" Q3 |  g* a3 J: ]
1、 第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:
) }. b/ |3 t. t4 z: Y# B# S6 i
4 I) k. G; j  S% _, l4 U" ?4 Q. k  arm_cfft_sR_f64_len16,16点FFT
8 y! J2 O, T) r! g/ |1 f7 E2 i, e  arm_cfft_sR_f64_len32,32点FFT4 h8 j6 Y; p* b8 m' w
  arm_cfft_sR_f64_len64,64点FFT$ k5 H/ C8 k2 I! c+ ~
  arm_cfft_sR_f64_len128,128点FFT4 w  K/ K/ Z. P& J0 d  [2 b" X' Y
  arm_cfft_sR_f64_len256,256点FFT1 \) d; K" G" o
  arm_cfft_sR_f64_len512,512点FFT# w1 b* e; z3 F* R
  arm_cfft_sR_f64_len1024,1024点FFT
. p0 b" X. Y* V9 ?  arm_cfft_sR_f64_len2048,2048点FFT
2 _4 i8 b* \! y$ j6 U  Q( q$ p4 u) O  arm_cfft_sR_f64_len4096,4096点FFT. `# Q7 |( V3 b
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。( c% h* z" q+ Q, i  e3 O
5 u, b) L2 L0 _2 D' ^; t7 Y5 S
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。; w  f1 t$ P( N
6 Q& t3 q. ~  o0 g* \
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。- T: D  c( O7 X" z, ~; O0 J- n

: z2 s  G( [. B2 A$ T30.4.2 使用举例并和Matlab比较# Z% K- R+ J& a8 h7 P" F
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。* s& V7 E- T  j1 j8 I
0 o* Y, f9 A$ v0 r$ Y
  1. /*$ X7 `. \% }8 U! ]/ K1 x
  2. *********************************************************************************************************$ A' A8 S" M4 {2 k- b5 s- p5 h
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f64_app  e8 x  h& `* H0 `. i4 [
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f64计算幅频和相频
    5 p. ~  L; I; s- X+ N
  5. *    形    参:无
    9 e4 ^8 s3 x& i. a. d1 s& B" Y3 C
  6. *    返 回 值: 无: i* _' ^1 X* f3 a6 R0 f
  7. *********************************************************************************************************
    6 Y. |& X- T- l7 I' @
  8. */
    & }. z) k& A$ L$ b! o( [0 r
  9. static void arm_cfft_f64_app(void)+ B$ \: k$ ]" y/ |) ?4 J
  10. {) b6 C) f5 z3 l5 l6 ?
  11.     uint16_t i;
    9 R1 a" [6 z9 K# y0 k& l4 ~* P) C) K
  12.     float64_t lX,lY;
    $ E7 s3 @3 c/ w, Y8 D

  13. " {4 `: F' d# ]
  14.     ifftFlag = 0;
    " \6 c% B. p5 D) C4 X* y
  15.     doBitReverse = 1;
    ( w8 k- R* c+ t% q

  16. ! _! z* W& [& M6 I
  17.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */( k* Z2 T" K" F  ?  N
  18.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    3 f9 m# Y7 h1 K# l5 r" Q
  19.     {1 j' q7 E$ O0 J6 \* H
  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° */+ u/ b4 {1 q, w9 W& }" @0 p
  21.         testInput_f64[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);5 z+ z9 V0 \8 @1 z" M& H
  22.         testInput_f64[i*2+1] = 0;. E; z/ r7 t0 o9 w7 f; n# m- |
  23.     }
    ' ?% `) q% x) ~/ {) ~4 a4 C
  24. / c+ Z3 P1 [$ A4 Q
  25.     /* CFFT变换 */
    9 g, r+ r2 s8 ~6 O. S8 o1 ~3 o! i
  26.     arm_cfft_f64(&arm_cfft_sR_f64_len1024, testInput_f64, ifftFlag, doBitReverse);! {4 e- _7 P0 \0 g$ z. L
  27. ; z: @( G: ^) o% M  d
  28.     /* 求解模值  */
    0 D+ H1 H# y  J4 W' J; ]- X
  29.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)% n6 w2 z8 }5 i" ]
  30.     {
    0 _  x6 q* g3 _  i( w
  31.          lX = testInput_f64[2*i];            /* 实部*/
    4 K# e' p, c. u" J( a. j
  32.         lY = testInput_f64[2*i+1];          /* 虚部 */  4 k& _! l& D8 s3 U3 }# `0 l5 z+ |
  33.         testOutput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */3 X4 [5 z3 c7 G9 v2 A/ L0 s* z
  34.     }1 b$ h$ y  H$ S2 q

  35. 6 `3 K0 Z8 j4 n3 @: T' @
  36.     printf("=========================================\r\n");   
    & Q- Z3 H+ u3 L) {9 Y6 O
  37. 1 }( H: c: Z3 Z. F9 K( w
  38.     /* 求相频 */
    8 t; v4 r8 P2 E! _: r
  39.     PowerPhaseRadians_f64(testInput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);
    ' F( }' N; V( X  Z/ ?' n6 A4 K

  40. " h. d( m) c4 y+ \. c. D! Q$ p0 t

  41. 2 }' K2 u" [: F: z$ w
  42.     /* 串口打印求解的模值 */$ D0 ~8 Y- l* n( |3 c
  43.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)/ k! p! d2 u7 H6 g
  44.     {- _2 V0 N' H7 U* K# I
  45.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutput_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);8 z7 Q& H, S) r( w( {
  46.     }    . M9 E! [1 q+ _
  47. ) k3 g# k4 n( h$ W" ~$ ?
  48. }</span></span>
复制代码
1 U, y9 h5 B# O. `. `) A( K
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。' p( H: ?* \' ]" T' c8 L- z& v
6 K0 e' m) ^- O- f, A7 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::6 L/ P8 S% Q% ?* |! F0 r

* l' w( {: }6 K: F) A# H/ r: l
  1. Fs = 1024;               % 采样率4 `' m  D' e6 q, x( a3 i" a) v# b
  2. N  = 1024;               % 采样点数+ Y- b3 N$ f. A" J! \. K
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
      j5 \- j3 b; m
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
    ) F2 M5 z% m- z' h& j
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率7 a, B+ H( ?: ]

  6. % N2 `; H% l) k3 H
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
    + P# s( O/ r. K* j
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    6 Y: Z) F3 ]3 Q' v$ }/ }
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    , Q. h( W5 D) }' \7 ?
  10. Mag = abs(y);
    3 @9 q( c& y7 m2 t/ T. L' a
  11. # {! F. v/ ]: X  \
  12. subplot(2,2,1);
    7 S4 I9 b7 a* {$ L
  13. plot(f, Mag); 4 s* i$ k  _$ H& I# d* `
  14. title('Matlab计算幅频响应');7 r" {1 C8 R3 f9 [2 M, ~- L
  15. xlabel('频率');
    1 x: [- [2 _3 v- u) Y8 Y+ b: ~9 O
  16. ylabel('赋值');( W' {- {9 H8 `0 ^: {

  17. & w3 }2 d; S* S; h" Y3 }7 {$ }
  18. subplot(2,2,2);
    6 m; f9 u' K3 F5 K8 C
  19. realvalue = real(y);, {* Y  a0 L8 b: l" m
  20. imagvalue = imag(y);
    ; O3 g2 P6 @' [
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    : l$ M9 D/ N( {( {  e
  22. title('Matlab计算相频响应');+ D3 X' J: O2 a5 a! E; v1 p2 X+ q
  23. xlabel('频率');
    + A8 c+ c5 ^, q: X: l
  24. ylabel('相角');; R- }1 O# ~, |  n
  25. 3 K/ J, E/ H8 f2 k8 t
  26. subplot(2,2,3);5 v8 q$ T, }# b( ^7 l! M) I
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应' B- z6 J; H) J. n; ~8 P9 ^1 `
  28. title('STM32计算幅频响应');
    & N- H- E7 V& d/ a! r. `: {% @: U
  29. xlabel('频率');
    " n) {3 p* d! [! u+ V! d
  30. ylabel('赋值');
    7 w: J% d$ s) d/ ~% R" v

  31. + n" W% r2 K1 W  t2 K8 w
  32. subplot(2,2,4);2 |9 |( d& E- Q' T, z; g# g9 A
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应2 G/ c- V# _- d
  34. title('STM32计算相频响应');
    & M1 f# l3 r9 {4 E) B
  35. xlabel('频率');5 B# V2 k- V2 z5 @2 k6 k  Q! `
  36. ylabel('相角');
复制代码
+ S/ j6 [! V5 z0 i, s' c( o
运行Matlab后的输出结果如下:
& v' k6 D: O/ m' U" x/ q4 `: X% w3 C/ s  p0 `# D3 F1 b/ l6 Z
52cc206587db0682a52088a4b86b74a7.png

# B2 G. o- s0 K. Z. J6 Z/ ^/ b) {
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。
( c% F1 i, p% Z0 t
: ]3 K4 ]8 b, K1 L; }" t. T" A9 }30.5 实验例程说明(MDK)
" v, a  h% F  \# Q* K1 d" V配套例子:
+ V6 w) E1 U" _( ]5 s- l" T# l- C( c2 ~* u( L) j
V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
3 G, r7 G5 N% a/ u0 x, r9 w$ ]" f( P$ |2 I/ J4 h5 X
实验目的:- G5 S( U9 Y: F9 C& e9 a/ S+ v

7 _' y& ^+ }+ J3 ?! y+ l! \学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点
- L0 a  d! h. ^1 t; @6 @6 _5 R) f  o
实验内容:
3 t. k& V5 v( H; N; W) i; Y0 I
' H+ K% P7 K( P! ]6 n5 O( f' R7 L6 I) m启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。7 J' T: _0 ^% [
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。. P" {% x) h9 Q$ r* ~
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。" G0 |8 ~) o/ i

. W9 D' C) s: o  R* j# C使用AC6注意事项
, n& R2 j0 i; V0 X8 g5 v" p
; o3 {! Q1 S, c3 r8 ~特别注意附件章节C的问题
" p0 @( q/ s& d6 x& `
7 u- a, u  t0 d3 u上电后串口打印的信息:
% y+ R! I# ~7 V  c6 x3 i6 d$ i! K/ C; q
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
$ ^, Z% I/ A; r$ \% H- Z' q& _4 v# T
cd890e0dfd3b1b8ef8739e8fc4f01506.png

9 @" i7 O# N9 k$ W* ~- a
1 A. I. H- k3 G6 Y+ D2 uRTT方式打印信息:/ C- H( H) v8 U" Z# ~
5 u2 ^+ R* d# W/ t0 v2 d0 C
3e0904c0bc6437129747395634ee984c.png
4 z; r% {) i$ J) V2 l. w: I+ y

4 S# M4 {' P  C- M* j& i9 Y4 j程序设计:
" S8 |4 p  c8 o; Q! V( L
8 V, v; T& p  |/ o% i$ K1 j9 X9 }0 z  系统栈大小分配:
6 H5 V! Y1 @" @! s$ C! u4 O, X# s) |; ~, ]" G. Q% v2 G' R
48fceb9a7ee8270c0994ee790dcf8ade.png
, T6 f6 U2 @2 l7 E/ @

: p( g) V3 r% M* i  RAM空间用的DTCM:
8 a5 V4 e& x6 X& {( ?4 z- m& `4 i4 \% u/ ?% t5 A5 B
087136cc201250628a295aceefc51c8e.png

& H3 t$ F6 I* A7 a, \4 C4 \7 w% a* R% I1 `0 }( o
  硬件外设初始化$ x6 e: V9 s( ~* k# F5 q

# [: f. e' P$ o4 _硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:) Y! E" c8 \3 e$ N: W
6 N8 v; Z) S' k
  1. /*
    ) Q/ I$ f, n* \& q) o! R8 X
  2. *********************************************************************************************************
    / W# ]! [4 x/ B' p
  3. *    函 数 名: bsp_Init
    3 Z: N: g( Q* 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
    ) j* y# R8 I2 a$ p' I$ R7 o, A) S
  5. *    形    参:无
    0 k4 F# z( j2 s) T  f( {
  6. *    返 回 值: 无
    3 r4 T+ I" G& ?6 i
  7. *********************************************************************************************************
    3 S+ C! ~! {  n7 J% ]4 L' k6 I4 P
  8. */
    * u$ x0 n# c: f
  9. void bsp_Init(void)
    ' J3 I" U+ ]5 l( o% F4 j8 ]: L
  10. {, m6 s: q: O5 u: Z& j% d
  11.     /* 配置MPU */8 Y2 ~9 e7 w) C9 c% R2 E
  12.     MPU_Config();3 ]. t3 J' G# \8 y/ g! r
  13. 7 a( W% x3 d) ^8 @) T3 L4 L" p/ w
  14.     /* 使能L1 Cache */
    & A3 H6 c. j0 `9 _/ f- [$ C
  15.     CPU_CACHE_Enable();: l4 C$ C, t7 N" e8 D
  16. # ?+ p9 x2 f! ^$ u4 u
  17.     /*
    3 _4 G- [- c0 R
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:( s, t9 k6 `. r: |
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。+ U. E  \" Y' {& x% k
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。6 z6 @$ _- C* Z! s4 }! C
  21.      */
    % o6 R; {$ G! S  A9 [
  22.     HAL_Init();  t; h! q  k) D+ [1 N* ^" w

  23. 9 w7 g+ W$ Q! c. t0 G3 C; m7 p
  24.     /* 7 p/ N' w1 }9 F. M0 t  N1 ^
  25.        配置系统时钟到400MHz0 {' p0 i' g) `- W$ F9 V) I  w( m
  26.        - 切换使用HSE。: {1 s! ^, q2 A6 y
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。/ x( f% i  c& A; Z5 h- B& ?
  28.     */! B6 i: p4 B- I) d
  29.     SystemClock_Config();* ]2 T6 p: u7 z$ z: _

  30. : G$ L, ^* W4 z; g% ^
  31.     /*   ], x% a& s# a0 u8 T$ g" Z
  32.        Event Recorder:. c' A0 k+ y' t9 ]( h
  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。
    , B& W  e& v6 z2 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
    % u$ ], e( p% W: l( M
  35.     */   
    3 F! X; c- x1 B
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    0 I- Z# e# i3 T: H- t
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    0 b. a$ D5 X! b" \
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);  N+ ^7 h3 L, }9 q: _) G
  39.     EventRecorderStart();
    8 N( c: Y1 ^: h
  40. #endif: I& m5 N8 v* J' p9 _! r6 K
  41. 0 r) j) ~- L2 U1 i. G
  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 */
    ' E9 I! J8 X) C* U* a
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    & d. K7 s, ?# k' c) K
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    7 ?# |+ D4 H$ V
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    9 Q! m6 x# b0 Q- M1 q
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    0 y, A5 ], f, q" ~1 [
  47. }
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! z! D4 G( p  K, i! A# v+ C) o
  MPU配置和Cache配置:
) Z% v; Z( s/ J  Q1 w$ O  j* s) g
/ u6 D! H, Z$ T* l3 g5 ]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。
: F8 B: r, N( u4 M5 {6 ^, L2 x9 v; ]; S! M$ Y1 b2 o: L% J3 S
  1. /*
    ) |% U+ Y# E9 d
  2. *********************************************************************************************************
    ; W. F+ j& k! G' v
  3. *    函 数 名: MPU_Config) ]* S$ @( ]) A" t8 F
  4. *    功能说明: 配置MPU& _8 J8 ?' H) ?2 i
  5. *    形    参: 无
    1 ?! @) t  C* r; w& S
  6. *    返 回 值: 无7 e$ b* y. t, |2 \. n. m
  7. *********************************************************************************************************; ^6 N& P( [6 y. e) V# Q/ O* ~8 k
  8. */) x0 j: _' x4 J8 a1 R3 \
  9. static void MPU_Config( void ): J+ ]1 a: m4 L) j3 q" x2 w
  10. {
    * c" ?3 r. Z, ~. Q, z5 y
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;2 U9 L( e+ i5 I$ O
  12. + L) ]/ M9 E1 k8 @7 |' T
  13.     /* 禁止 MPU */
    / u  m' H( F7 U9 p1 Q
  14.     HAL_MPU_Disable();3 R# h" P( `7 Q9 @1 U, U
  15. * z" t. r( A3 s0 w3 y1 ?
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    ! D* A- ~9 a4 f* N7 X4 h% L. ]
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    2 k5 O6 [/ }& j  o, l0 W( I
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;, ~# N- D) Z" ?+ n% K
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;; _8 ~- ]2 w# w3 j
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;/ y$ ~$ [: o3 W" |
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    . N" h$ n1 b  D
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;/ k' r4 |( M! q1 a0 J4 g+ Q
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;) S7 r* X- x2 J) b; Z
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    & |) d6 S3 W, @+ ?
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;0 G1 h" B& x( t/ S4 H+ {: g$ B
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;  s2 c: b% ^- T
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;$ d" ?) v' v+ m; s0 a; S3 b3 L2 t

  28. 6 k) n1 P5 i8 O0 l* S' r
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    & l5 e& ~  |9 v8 l* C# c
  30. . ]& D1 O2 K+ ?; W/ J5 `+ {( O0 t
  31. 1 g  S9 S4 R: p& w. A, W% V  A0 Y
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    2 U. N! e' I6 `
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    2 I* |2 e% G0 T, b# p$ w9 \
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;! c, E# d; m  ~' M- w# t
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    * |- ^+ J& l: h: V4 R  z: Y4 F* V
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    ! R  g" F9 f- S9 ?1 a
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    " v- b5 p; N6 [3 W$ G% A7 r  _
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    $ C% k6 f7 w! l% t
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;, Z* x0 u  Q# |+ G
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    , O" D5 u0 t3 O8 g* y
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    / T1 a6 i& P$ d4 c2 u* m4 j; T1 A
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;: S/ D/ ~9 @- J; }( g
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    + p/ l4 W% }0 g9 j2 }% B% n
  44. ! K) j3 v0 T5 X# y& R
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    2 l/ |* G9 c2 |4 V( {0 i
  46. 8 Z' Q+ n$ [1 F  v! z
  47.     /*使能 MPU */, }4 c9 M; s7 C
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    % s' c* Z) T9 J1 p5 I, G5 T2 G
  49. }  e0 ^% s) ]( R4 u/ O" V
  50. " k7 q, g$ l7 Z& B+ Y
  51. /*
    1 V% h9 D9 i9 G" p* v- a
  52. *********************************************************************************************************
    1 W3 W8 r, `4 C# I0 ~5 N
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable  @  c' L! G0 ]  {4 N! d
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache& I3 q1 N. J) u. f9 v5 K( x* E8 K: B
  55. *    形    参: 无
    # S0 c" O2 b' h9 J
  56. *    返 回 值: 无
    ! j6 x" H4 p  V$ k
  57. *********************************************************************************************************
    5 Z( R2 L+ x+ s
  58. */
    ( f0 L8 ~1 _' H, @  R
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    0 s' @" @: d& n8 X
  60. {# B' J" r# r9 g/ n4 y2 [
  61.     /* 使能 I-Cache */1 P4 T/ @- _6 d0 U$ u
  62.     SCB_EnableICache();% H$ N# G5 Q4 d$ S( K

  63. % ~0 A/ C4 U/ K! D$ S* l
  64.     /* 使能 D-Cache */8 S# j( y' c6 Y" G6 F0 f; P
  65.     SCB_EnableDCache();
    + j5 N- `$ D, l
  66. }
复制代码

( t% F# n. H- e$ g. H' O& ~  主功能:
* I& o4 |5 m$ J  p6 L+ I' x/ y$ t& I- _# X* u1 u
主程序实现如下操作:3 K8 \( C2 V$ o; J; o# @: _* c

) n. K$ I1 Q- V1 Z; f8 G3 z! u6 ~  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。2 j) e5 i( f: H; d
  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。
2 k, Y# j2 S9 u  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。
# L8 f8 C( e! z" G* M% a
  1. /*
    & J( \+ K( Y; S- }
  2. *********************************************************************************************************. p" J/ D7 E- h
  3. *    函 数 名: main
    % j3 G% E6 H# e- b
  4. *    功能说明: c程序入口8 Y% @) m- r$ x
  5. *    形    参: 无' P8 z/ w9 E8 O. s
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    $ n7 `: G" w6 \, Z6 N2 {* }
  7. *********************************************************************************************************# G+ T! c5 v/ [
  8. */  G$ H/ s* \' H; x3 k1 X
  9. int main(void)
    9 g; v9 k( {! e8 s, \' n
  10. {
    . A( e! G% t7 ]* \
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */4 a7 \( p$ H, W; f  R/ k8 Y& W$ t

  12. & n/ Z3 V) u' P/ c! K. M4 D
  13. ' G6 p$ R( N9 L: B6 D" r. a  |
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */5 V/ O( x/ S% L7 q& E6 F
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */; V9 O2 v6 C1 z9 @: y( ?  b# w# C8 x
  16. ) N. M  Y. a+ b0 O+ g
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */* Z' k4 r3 W* m: K
  18. . z( q, h$ P( x' Y9 A
  19. / Q- H( M8 U% K1 G4 ^! g
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    + w4 ]8 z2 @( E7 t% i, t, I
  21. 8 r- b' G. r% [6 Q$ v
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    . r* U# b. [( q4 L5 v
  23.     while (1)2 S3 A+ a# M# w& c* k" d6 a6 E. {# Y0 K
  24.     {
    . j$ I7 D) W, c; c
  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 */
    + o; V! j7 [# Q) m% U! Q

  26. + k3 [, |) I& {  k
  27. " o4 ?& d/ N; c# }% q& i
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    ( y4 _9 P, V5 H' W0 W; J
  29.         {
    # f9 w. x0 `3 A0 i  F  ?  n  p
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */- a# q8 ~' v2 d0 s  u
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    ) ^' Y1 S  x: e9 ~- S0 Y7 }2 M
  32.         }
    : J% R! r& H8 K& G$ X
  33. ) v4 \) b" x7 x1 |5 ^
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
      V  M3 b8 y: [4 I# j
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    0 w( g# Y# A0 b; |! `
  36.         {9 t4 V5 W& \/ o+ V2 e+ L. p" l
  37.             switch (ucKeyCode)5 H8 v% C5 _! m. Z; L+ v
  38.             {
    : l$ L( g0 ^& ~& m: `
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */' F1 x1 M) k/ m, C
  40.                     arm_cfft_f32_app();" N. A+ n% @/ q) s# U
  41.                     break;
    ! Q, v5 |3 s) L+ F
  42. ; e6 I7 e/ y3 y  m+ g  E
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */3 q% Q9 |" ^4 B4 ^+ K5 ?1 g
  44.                     arm_cfft_f64_app();$ B3 _) D' S" U- f
  45.                     break;
    : \7 L+ v3 J  I$ M& \) }
  46. 6 T  k& i2 O. V/ @7 d
  47. 0 L4 x; c9 i/ y7 d
  48.                 default:5 m. M1 z0 W( v( n
  49.                     /* 其它的键值不处理 */* K  M. w5 [* w5 V% L
  50.                     break;
    9 Z6 M) N2 v; ~3 F& |
  51.             }3 n! D7 i+ G7 C$ O6 O7 H2 W2 {* F3 Y. }
  52.         }
    7 u$ v- a5 e, }' F! ?
  53. 7 @) b  F5 H0 m: `! C/ z
  54.     }1 g' w8 o5 @  q7 L" ^
  55. }
复制代码
0 a$ m3 a& l, P: ^# U
30.6 实验例程说明(IAR)
4 F8 t9 ^: k) l, v- _8 D2 \6 @
配套例子:
, r, `6 S! h, A
4 R7 d9 m6 N8 I  v( NV7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
) `6 G* i& \. [% {3 w# r% B3 I: F  d) J* z: T( W
实验目的:, ~, V4 D4 s  R4 _- I2 Y
; l9 K- J9 E' O; C2 z$ _( Q5 B
学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点, r: g- \' y3 a, y

! u! y. J; a' _* v" N实验内容:7 h2 r. _3 A' a8 \( t# H3 A  }0 G
" V( v7 A7 f8 I5 g1 ^0 M
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。3 @' u# L) E: ]1 {( R0 |! d  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。) v: {9 L: F- a0 d
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。
: v/ j& X6 }8 l
2 x! g1 J' j4 b6 n使用AC6注意事项1 ?  ~: {2 Q7 G+ k* e$ y# w

. z! Q6 ?' Y' W" l) J2 Q特别注意附件章节C的问题
( A% E  Y6 p: y" l, w, x! ?5 ]+ R6 H3 N
上电后串口打印的信息:, y  U  D/ x1 e$ X: h" F9 f2 z
  z& ]/ B' Q) k: R4 e" d
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
  Z( l5 j# n$ L% _
  l3 V# N2 E: t
4adc5a7bc756a70e790db70e96d2f961.png

$ F8 Z8 W4 {* Z- z! W6 m- X1 }9 `& k1 @# [) }; L
RTT方式打印信息:. G, s1 R% i& L/ ]
6 G3 |5 T6 `- {7 c& O
bb501e3a18d988fae79bb3d528354ec8.png

, p& D! [* U! K' c8 l4 F  ?( V) J7 @7 ^
8 y1 u) t! C6 v# y# j' L3 u程序设计:
2 d& e' m1 G0 I1 Y" N4 _* N! n; z/ v, D  m
  系统栈大小分配:
) n, Y5 @9 q! z; u: w
- t# I* w- s+ r. w: F  K3 e/ Z% i
8d431d2b5933b4c575fee14771ae26bb.png
1 ~  s8 w+ _2 I3 x# }/ n( m6 M

8 H# c, m. H6 k" A  RAM空间用的DTCM:
! y. I+ k! \" Q# Z$ s8 `2 C
( i! X$ T6 Y& K  Q
b4f7a8e1d3ad8c821f8894a6c6f59d2d.png

% s$ `9 S2 ]; e6 }: r: U% x; T8 N) L. m
  硬件外设初始化
" r% Y6 o# J+ f$ H, T$ L
9 R: O. w/ f4 X+ Q( r% S硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:: P2 Y, S6 G" {- ]5 p. J

3 [% p) j% Y% j% k
  1. /*
    ; Z8 C2 Y0 [2 T, @. c5 \, ^
  2. *********************************************************************************************************  M/ t" {' e+ \0 X! o; T, h) Q
  3. *    函 数 名: bsp_Init; g  l$ \( A2 w' D
  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
    ! c: _* F( G9 j" w4 Y" q9 n
  5. *    形    参:无
    + e2 C" R) k8 }- a
  6. *    返 回 值: 无& ]+ I7 H+ \8 |8 W( k
  7. *********************************************************************************************************
    % d* @% S% b$ F/ o5 L7 k
  8. */6 e& A$ @3 W* E
  9. void bsp_Init(void)
    ; z5 P3 D, Y% `3 K
  10. {9 a% z* b' M8 t3 {
  11.     /* 配置MPU */  B8 R# ?- M( V  f( k0 p: g. ]: h
  12.     MPU_Config();
    & x; l/ |8 V9 ]6 U& h8 z

  13.   I: x4 r' b% q# {& r0 Y
  14.     /* 使能L1 Cache */
    ' I/ Y) n3 ^' S; R  S
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    + o1 P8 H4 @3 E# g9 L1 T5 U/ d

  16.   r. Z0 |' T5 o/ Y2 F# T
  17.     /* ' k, F$ O$ P. T7 d* G
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:# B1 |" G+ ?6 S3 x1 N
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。" N) l7 N0 u: E2 z: D4 x; U
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    $ M. G. m& C4 d( _8 a+ K( X' c
  21.      */
    3 q6 L3 K* l0 r7 A2 {2 q$ `
  22.     HAL_Init();6 p4 n8 h) {- c+ V% R% H7 _
  23. ) w( }  |% k& e9 n1 N, r4 a, r! s, L
  24.     /*
    7 x. y" u" T  ~
  25.        配置系统时钟到400MHz4 }* r) c; n6 ?; k( {6 H# r; C# S
  26.        - 切换使用HSE。
    . }- P; Y8 Y2 p) W7 x0 w
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。- N' ?4 {7 l  p  K; p) t* s& B
  28.     */( A' J" E5 {: I! @$ h" r
  29.     SystemClock_Config();
    ( p0 @8 s+ S$ y7 q  p: u
  30. 3 C  a- |% z' u, g
  31.     /* 2 x* ~& l: g' r& a3 p: _! j5 q: b$ _
  32.        Event Recorder:+ g3 f. V2 z9 c( y
  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。/ f- `; {  [; x8 G" z9 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+ T6 |5 M% ]( d/ ^
  35.     */    / @5 R/ ?1 F$ j) \
  36. #if Enable_EventRecorder == 1    N, {; o" X( ?  V8 u5 N+ w5 I
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    . Z6 w0 u1 |, G1 N1 z
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);. x8 J; J" t/ ~
  39.     EventRecorderStart();7 s7 s+ ~* N+ @3 J
  40. #endif
    4 h) \* {0 @! G* `

  41. " |/ W4 G& Z% b6 ~/ N- L
  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 */- R0 U9 D. N; g6 J8 W* r4 N$ X+ N
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
      C% b) U8 l: q: x% F
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */% U, x# W1 u$ M0 u
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
    6 @2 u4 Z. J5 @  v3 H" u8 O4 X
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    + ~% _3 y. Y& d3 f( L- u2 f6 U
  47. }
复制代码
* |4 a2 s# k4 e4 o% Y
  MPU配置和Cache配置:
$ [6 G4 w1 `$ g$ d
& t4 Y, y" p( T. w0 S  `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。
) D0 K& x$ h! X  N0 A8 C, R. _( m7 Y9 u* d; u* d/ O# J
  1. /*4 \; S% R8 b  D
  2. *********************************************************************************************************
    + u9 e/ z9 U* ^) o% W" Q
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    , Y5 N# U  F" J: v4 z2 e' e, s
  4. *    功能说明: 配置MPU  b. Z7 X; p- }, d1 x
  5. *    形    参: 无
    $ |$ t/ J# q8 v0 v5 f7 i
  6. *    返 回 值: 无
    & j( d2 V; X0 K) k6 m2 U2 W
  7. *********************************************************************************************************
    7 H- X" j' Y# s) C# }% ]
  8. */
    % A' k, ?0 E1 T3 y
  9. static void MPU_Config( void )
    * U* C: D0 L0 `( w; _. U" ]: J
  10. {
    0 N& ?% j8 U' c7 m/ M$ c* o
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    . S1 D- E  ^  Z* t, a

  12. . D1 g9 C, f! ]+ s  ~( r0 b9 _7 {
  13.     /* 禁止 MPU */. n) n9 A4 d( n& |% q( f  c: f
  14.     HAL_MPU_Disable();
    + v" x3 q: k( ?5 _8 X! f

  15. 8 G! S  h% x9 e
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    , `: u1 ]0 {: Z- V
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    - l. I2 g  Z/ m& v7 Y6 q& y
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    , i( ~. e! ?& q: R* k9 l) I* f
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;: o) }( Q2 `- A3 l& X, q% b
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;: z" ~! d7 h# \" V( ]) U% x$ F% U6 N, W
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;; ?; q6 }! a# e# ?- a6 b
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;9 N- [' ^1 P& g" ^; R
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;+ m; M) M! d; g
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    3 Y1 r2 E: f' {5 x
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;3 b( m) ^+ s/ E
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    # C8 `' y* f' C! G0 }
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    ) g! ?5 n7 |! F. `8 ^- H# A# ?$ @

  28. ; O. s3 G# y: u* J; }# j
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);) \. ?$ b) G/ `- B
  30. 4 i" d' n! @0 x! Z2 W- |1 a3 E- H  y
  31. ( \$ k7 L* _) a9 ]/ f; z4 f; Z
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */+ ~1 ~7 |& w7 U* a9 D- p- [, h: z
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;& n4 k+ K1 F5 _
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    / e. A9 P' D/ I) i
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    ! \' c9 I: d, z: R4 w' Z, n
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    # l. [) v3 q& U; G
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    1 D$ B* y4 c. W. W' e, l
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    % r* k0 F. D& l' ~' q" G* @
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;6 @/ n) ~( g3 z# }1 [: s
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;! }4 A: h1 x: }7 j  u
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;; _6 n- Y- C  C7 ^" I
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    3 \# Y4 c4 p3 H# r6 M- l7 H
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    - p2 i1 d+ m9 e' P$ j4 J1 I/ n6 z4 B

  44. & O/ q9 J; P6 U  M+ U; F4 G
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    * y  _, G! l% F# z/ C  [3 u
  46. 3 x- e+ S) y- ^/ J/ a) A- l8 r* r# ]
  47.     /*使能 MPU */
    " G; u$ E& w& Z6 z1 h1 q
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    2 o  x5 |6 a  w8 H
  49. }3 ]9 n8 Z$ `% l! e6 c
  50. , n7 ~- A% Z/ Z7 Y& y" d8 ~
  51. /*, X6 f" ?# [, F% ~! G6 P1 Q3 I
  52. *********************************************************************************************************
    5 ~! T% {! j, ~' O8 }( |4 g
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable& e0 {& [1 i, R& h0 t7 {
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    8 l- i- p& w: S! Z9 v9 o
  55. *    形    参: 无
    $ q+ p3 y: |/ l2 a* z
  56. *    返 回 值: 无$ A( K: j' U  I2 }& b
  57. *********************************************************************************************************2 o9 n+ }' a% s, R' F% c% @
  58. */
    # A- x" t( }0 M! H
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)* U& h* d3 g: ~
  60. {5 ~2 _4 R' b3 `5 [3 T! \1 B
  61.     /* 使能 I-Cache */
      z. N) u& P  w' h9 d
  62.     SCB_EnableICache();4 {0 b% {$ @8 M; T6 j, ?

  63. % V+ ^+ v- M( C5 i' L
  64.     /* 使能 D-Cache */
    0 U2 q. C7 i; }: s
  65.     SCB_EnableDCache();
    5 N7 a' U) J' U- p1 Y, q
  66. }
复制代码
( r2 k) T2 K0 B9 ?+ `
  主功能:" E! ]! S- K+ m5 O9 i. d
. p1 g7 m7 E7 o, W* s. g
主程序实现如下操作:
! s9 ^6 o8 z0 m5 A3 g, r/ C/ _' E; i8 F
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
$ x% F- D* z2 J8 z9 L 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。
+ ?" `; v  q# @- c  k- B8 I+ |3 L 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。; q6 T7 ]. F; T; @9 t
  1. /*
    3 i- Z$ p  |2 b4 X  M5 K. \# o$ p
  2. *********************************************************************************************************
    : @4 V2 G' z3 ^/ t! C, i& W
  3. *    函 数 名: main9 |6 P! `1 S9 R
  4. *    功能说明: c程序入口! h5 c/ l5 z; e; u, ?
  5. *    形    参: 无: D; R/ d' l$ {7 X0 n6 [! y0 n
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理); i" u' H; o" C" d! ?2 S
  7. *********************************************************************************************************
    ! l6 x# E, y' T" c, D5 @$ G
  8. */# v/ N! w5 L* L* v8 P
  9. int main(void)0 S* u+ w, `; `
  10. {2 g% \9 z$ F% z; x' R4 C! X1 ?
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    , R5 u. ^* ?4 n$ K! L; e

  12. 1 k/ Y# S# M+ B' ^( `, t, B

  13. 0 \: I/ O8 h& L3 g+ ~  A" K5 h
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */6 o. d" T  m; k9 y+ C. ]- R1 I
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 *// V+ z1 y$ u! ]; n

  16. ( K" ]( W' q2 D3 \9 z; @$ S5 U
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */; g, I" u" q1 p# e  O. X4 F# ^& |
  18. ( Y; l7 P' v4 F( C. T
  19. , G  J  y8 R2 H7 ^/ n# a
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */' ^( b. l5 @$ s' J
  21. : t/ @, A' T9 d: H
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    ; M+ k, X" n" Z. u4 `/ U
  23.     while (1)
    . C$ }* l3 o( m* M' J
  24.     {# M9 y  Q% y: S8 Q: N1 t! Y
  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 */, G8 J0 b5 l$ ~& j

  26. ! n6 y# W8 K, d8 M1 M  ^3 M1 u
  27. . ^6 C- r, N  a  z  X6 C- v
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */3 r8 |* I2 h" U( H
  29.         {# m, N% m6 ^1 ^% ]3 q% E4 d+ H
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */7 W1 R+ v/ _2 e% {6 |* d
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    ! W) Z9 y- b. u" C
  32.         }
    / p( p( j* E+ G5 F8 A! O* m' U
  33. ! O- T. v9 v1 S9 l& A7 |- y4 N
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    1 ]% P" w% Q8 P& B
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    ! G6 J) Q1 ]5 O' ]) C
  36.         {$ K$ s8 ^) A! W2 O, I: ?% `
  37.             switch (ucKeyCode)$ w' Q' ]/ A$ [8 K5 P. _! z# k) {
  38.             {
    1 w6 }, F, ~7 o( a
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */8 K% }9 E& T6 X; b  Z& g
  40.                     arm_cfft_f32_app();
    0 e) f/ C" l' L: O3 h& c- p
  41.                     break;
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  42.   n$ ]3 T$ f1 r( V( C
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
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  44.                     arm_cfft_f64_app();
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  46. + K' t5 T* W# l4 e  ]. Y
  47. & O6 w0 c- R# m! t
  48.                 default:
    % }/ k$ n+ \4 ~% ^* Q6 Z9 `. s6 }
  49.                     /* 其它的键值不处理 */9 t# e! @/ o8 A% i% s; `
  50.                     break;
    6 H4 K$ o' S9 s# x) U1 L6 T  @
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  55. }
复制代码
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30.7 总结7 V3 E- w' N! e. V( I
本章节设计到FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。& G( V5 J) L/ h& ~" g% H3 |$ K

! m# P* N) Y: F8 k
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收藏 评论0 发布时间:2022-1-1 22:00

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