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第11章 StatisticsMathFunctions的使用(一)

    本期教程主要讲解统计函数中的最大值，最小值，平均值和功率的计算。

    11.1 最大值Maximum

    11.2 最小值Minimum

    11.3 平均值Mean

    11.4 功率Power

    11.5 总结

11.1 最大值Maximum

    这部分函数用于计算数组中的最大值，并返回数组中的最大值和最大值在数组中的位置。

11.1.1 arm_max_f32此函数的使用比较简单，函数定义如下：

    void arm_max_f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

             [in]  *pSrc      points to the input vector   

      [in]  blockSize  length of the input vector   

             [out] *pResult   maximum value returned here   

      [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

11.1.2 arm_max_q31

函数定义如下：

    void arm_max_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

      [in]  *pSrc      points to the input vector   

             [in]  blockSize  length of the input vector   

             [out] *pResult   maximum value returned here   

      [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

11.1.3 arm_max_q15

函数定义如下：

    void arm_max_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

      [in]  *pSrc      points to the input vector   

      [in]  blockSize  length of the input vector   

      [out] *pResult   maximum value returned here   

      [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

11.1.4 arm_max_q7

函数定义如下：

    void arm_max_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

      [in]  *pSrc      points to the input vector   

      [in]  blockSize  length of the input vector   

      [out] *pResult   maximum value returned here   

             [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

11.1.5 实例讲解

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中最大值的求解

实验内容：

    1. 按下按键K1, 串口打印函数DSP_Max的输出结果

实验现象：

    通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   7 P) [1 X- V/ ]- f$ s* T5 N( U
2. *********************************************************************************************************
   - S  G: G4 V) |4 H
3. *        函 数 名: DSP_Max
   1 \" T( A9 W1 a: x) }  g% s
4. *        功能说明: 求最大值
   5 p* B; d2 P- \1 }2 g3 Q3 n
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   2 Y1 p! u% A: o2 W) A# D! b
8. */
   
9. static void DSP_Max(void)
   
10. {                                                                                             
    
11. float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    # a8 k) J1 s$ C; X* |  N/ V
12.                                                                                                        (1)
    
13. float32_t pResult;
    ! O3 E$ T9 {: X. ?% N' u; H
14. uint32_t pIndex;
    3 D! n" i4 P  Q
15. q31_t pSrc1[10];
    
16. q31_t pResult1;
    
17. q15_t pSrc2[10];
    
18. q15_t pResult2;
    
19. q7_t pSrc3[10];
    
20. q7_t pResult3;
    
21. arm_max_f32(pSrc, 10, &pResult, &pIndex);
    # z1 i) X2 n! V6 _
22. printf("arm_max_f32 : pResult = %f  pIndex = %d\r\n", pResult, pIndex);
    
23. /*****************************************************************/
    : D  d2 f. c- u; V& U1 z
24. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
25. {
    
26. pSrc1[pIndex] = rand();                                                                   (2)
    7 g& M; m" y7 [9 L  e- ~
27. }
    & I5 i* M% l5 X3 N# q
28. arm_max_q31(pSrc1, 10, &pResult1, &pIndex);
    
29. printf("arm_max_q31 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult1, pIndex);
    
30. /*****************************************************************/
    , S& ^" k8 y& W
31. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    , I, H7 O2 M8 S: n! }
32. {
    
33. pSrc2[pIndex] = rand()%32768;                                                             (3)
    , A( j4 M( T+ I/ n4 K. \, {# z
34. }
    , M8 p5 l' `" O- j7 B9 L
35. arm_max_q15(pSrc2, 10, &pResult2, &pIndex);
    ( ^! J% j. N# t3 T( p9 A0 b
36. printf("arm_max_q15 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult2, pIndex);
    3 J0 I8 h* I2 b
37. /*****************************************************************/
    ! z( l4 Y8 Y" w% _
38. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
39. {
    
40. pSrc3[pIndex] = rand()%128;                                                               (4)
    
41. }
    6 t* t% n+ W* `' [) Y
42. arm_max_q7(pSrc3, 10, &pResult3, &pIndex);
    
43. printf("arm_max_q7 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult3, pIndex);
    
44. printf("******************************************************************\r\n");
    / h3 `" M, y3 j  m3 K) i
45. }

复制代码

1. 这里10个浮点随机数是通过matlab生成的，生成方法很简单，在命令窗口输入命令：

     rand(1, 10)  %1行10列

    获取结果如下：

    如果想获取整形随机数，可以使用函数：

     randi(32768,  1, 10)  %生成的随机数不超过32768， 1行10列。

2. 使用stdlib.h中的rand生成伪随机数。

3. 通过对32768求余获得可以用于函数arm_max_q15的数据。

4. 通过对128求余获得可以用于函数arm_max_q7的数据。

11.2 最小值Minimum

    这部分函数用于计算数组中的最小值，并返回数组中的最小值和最小值在数组中的位置。

11.2.1 arm_min_f32

此函数的使用比较简单，函数定义如下：

    void arm_ min _f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

             [in]  *pSrc      points to the input vector   

      [in]  blockSize  length of the input vector   

      [out] *pResult   maximum value returned here   

      [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

11.2.2 arm_ min _q31

函数定义如下：

    void arm_ min _q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

       [in]  *pSrc      points to the input vector   

       [in]  blockSize  length of the input vector   

        [out] *pResult   maximum value returned here   

     [out] *pIndex    index of maximum value returned here

11.2.3 arm_ min _q15

函数定义如下：

    void arm_ min _q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

             [in]  *pSrc      points to the input vector   

      [in]  blockSize  length of the input vector   

      [out] *pResult   maximum value returned here   

    [out] *pIndex    index of maximum value returned here

11.2.4 arm_ min _q7

函数定义如下：

    void arm_ min _q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

      [in]  *pSrc      points to the input vector   

             [in]  blockSize  length of the input vector   

      [out] *pResult   maximum value returned here   

    [out] *pIndex    index of maximum value returned here

11.2.5 实例讲解

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中最小值的求解

实验内容：

    1. 按下按键K2, 串口打印函数DSP_Min的输出结果

实验现象：

    通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   7 u8 Q" }0 b5 v% N( c
3. *        函 数 名: DSP_Min
   
4. *        功能说明: 求最小值
   
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   2 [6 I/ [/ g" A# w: w9 O+ g
9. static void DSP_Min(void)                                                                              (1)
   # _1 h8 y" ?4 H( ^0 h+ `0 P
10. {
    
11. float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    
12. float32_t pResult;
    & n" w, U% \, E
13. uint32_t pIndex;
    
14. q31_t pSrc1[10];
    2 ^+ \* a1 H2 f% d5 w- X8 R: O
15. q31_t pResult1;
    2 U( I8 J, H% M; E1 a2 x5 e
16. q15_t pSrc2[10];
    
17. q15_t pResult2;
    
18. q7_t pSrc3[10];
    
19. q7_t pResult3;
    
20. arm_min_f32(pSrc, 10, &pResult, &pIndex);
    ) P! C' W1 d+ @( I" i& y. a
21. printf("arm_min_f32 : pResult = %f  pIndex = %d\r\n", pResult, pIndex);
    
22. /*****************************************************************/
    
23. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    - M8 l) Y9 X& k3 ~+ b7 D
24. {
    + m& \9 _9 i, z4 o
25. pSrc1[pIndex] = rand();
    
26. }
    1 V* N7 K# S2 n( V- B' h
27. arm_min_q31(pSrc1, 10, &pResult1, &pIndex);
    
28. printf("arm_min_q31 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult1, pIndex);
    
29. /*****************************************************************/
    
30. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    8 d$ g/ N3 e" ^! c' B: c. }
31. {
    
32. pSrc2[pIndex] = rand()%32768;
    / |+ N5 c. u! T  l0 M
33. }
    0 H+ E+ u$ E/ o3 T
34. arm_min_q15(pSrc2, 10, &pResult2, &pIndex);
    
35. printf("arm_min_q15 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult2, pIndex);
    
36. /*****************************************************************/
    
37. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    " e( s$ n: i# A1 p0 Y
38. {
    ' @+ i/ f- C( E% w, P
39. pSrc3[pIndex] = rand()%128;
    7 w5 Q$ }' O1 d0 ^) A( k
40. }
    $ k; e, a9 ^) \! J
41. arm_min_q7(pSrc3, 10, &pResult3, &pIndex);
    
42. printf("arm_min_q7 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult3, pIndex);
    
43. printf("******************************************************************\r\n");
    
44. }

复制代码

1. 这里求最小值跟上面求最大值基本是一样的。

8 U7 D3 B& u! i3 D/ ]& K

11.3 平均值Mean

    这部分函数用于计算数组的平均值。公式描述如下：

    Result = (pSrc[0] + pSrc[1] + pSrc[2] + ... + pSrc[blockSize-1]) / blockSize;   

11.3.1 arm_mean_f32

此函数的使用比较简单，函数定义如下：

    void arm_mean_f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

11.3.2 arm_ mean _q31

函数定义如下：

    void arm_mean_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

注意事项：

    求平均前的数据之和是赋值给了64位累加器，然后再求平均。

11.3.3 arm_ mean _q15

函数定义如下：

    void arm_mean_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

注意事项：

    求平均前的数据之和是赋值给了32位累加器，然后再求平均。

11.3.4 arm_ mean _q7

函数定义如下：

    void arm_mean_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

注意事项：

    求平均前的数据之和是赋值给了32位累加器，然后再求平均。

11.3.5 实例讲解

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中平均值的求解

实验内容：

    1. 按下按键K3, 串口打印函数DSP_Mean的输出结果

实验现象：

    通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
     `2 |1 H3 W! j% O7 N- F  U4 j
3. *        函 数 名: DSP_Mean
   
4. *        功能说明: 求平均
   3 s! ?  s/ O# B! f( @5 @% q0 n
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   . k9 S- h! p' a/ I- x
8. */
   
9. static void DSP_Mean(void)
   # I. y! f* M9 g$ u$ n
10. {
    - G+ Q- e1 ]) T; G4 f( U! D( }
11. float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    
12. float32_t pResult;
    
13. uint32_t pIndex;
    
14. q31_t pSrc1[10];
    
15. q31_t pResult1;
    
16. q15_t pSrc2[10];
    8 ]5 Z: I; Y8 W
17. q15_t pResult2;
    
18. q7_t pSrc3[10];
    / U2 D7 S! J1 F: ^+ p
19. q7_t pResult3;
    
20. arm_mean_f32(pSrc, 10, &pResult);
    ' k: k- a$ c/ ^3 z2 Z; j
21. printf("arm_mean_f32 : pResult = %f\r\n", pResult);
    0 h& q* O- u3 d8 q" S! }
22. /*****************************************************************/
    - L; v9 j) h5 s9 |* e$ h# [- V4 U
23. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
24. {
    % `" `! F1 {' D8 N" Q: b$ b
25. pSrc1[pIndex] = rand();
    
26. }
    + ?. x2 d. P, I
27. arm_mean_q31(pSrc1, 10, &pResult1);
    
28. printf("arm_mean_q31 : pResult = %d\r\n", pResult1);
    0 G8 d8 r" z5 p
29. /*****************************************************************/
    
30. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
31. {
    ) M. S# ~2 G# ^2 _2 C  z5 K+ o" r. j
32. pSrc2[pIndex] = rand()%32768;
    
33. }
    $ ^+ m5 r4 ]4 I/ ?, Z
34. arm_mean_q15(pSrc2, 10, &pResult2);
    0 G9 w8 T8 H* }3 ^% O
35. printf("arm_mean_q15 : pResult = %d\r\n", pResult2);
    
36. /*****************************************************************/
    " x* w# Y2 i2 D+ q1 {5 _, g2 w
37. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
38. {
    1 }% `$ R0 N! U2 w( A4 U* e
39. pSrc3[pIndex] = rand()%128;
    ) d+ U3 G* g& J5 w6 o. v; S
40. }
    & S7 E  S* p! ?" p; w( n4 X
41. arm_mean_q7(pSrc3, 10, &pResult3);
    
42. printf("arm_mean_q7 : pResult = %d\r\n", pResult3);
    , B0 }8 W" D1 D2 Q
43. printf("******************************************************************\r\n");
    - L" y  @$ F2 ~2 s' q# v
44. }

复制代码

11.4 功率Power

    这部分函数用于计算数组的功率。公式描述如下：

     Result = pSrc[0] * pSrc[0] + pSrc[1] * pSrc[1] + pSrc[2] * pSrc[2] + ... + pSrc[blockSize-1] * pSrc[blockSize-1];   

11.4.1 arm_power_f32

函数定义如下：

    void arm_power_f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult)

参数定义：

    [in]  *pSrc     points to the input vector   

    [in]  blockSize  length of the input vector   

    [out] *pResult  sum of the squares value returned here

11.4.2 arm_power_q31

函数定义如下：

    void arm_power_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q63_t * pResult)

参数定义：

    [in]  *pSrc     points to the input vector   

    [in]  blockSize  length of the input vector   

    [out] *pResult  sum of the squares value returned here   

注意事项：

    输入参数是1.31格式，两个数据的乘积就是1.31*1.31 = 2.62格式，这里将此结果右移14位，也就是将低14位数据截取掉，最终的输出做64位饱和运算，结果是16.48格式。

11.4.3 arm_power_q15

函数定义如下：

    void arm_power_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q63_t * pResult)

参数定义：

    [in]  *pSrc     points to the input vector   

    [in]  blockSize  length of the input vector   

    [out] *pResult  sum of the squares value returned here   

注意事项：

    输入参数是1.15格式，两个数据的乘积就是1.15*1.15 = 2.30格式，最终的输出做64位饱和运算，结果是34.30格式。

11.4.4 arm_power_q7

函数定义如下：

    void arm_power_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult)

参数定义：

    [in]  *pSrc     points to the input vector   

    [in]  blockSize  length of the input vector   

    [out] *pResult  sum of the squares value returned here   

注意事项：

    输入参数是1.7格式，两个数据的乘积就是1.7*1.7 = 2.14格式，最终的输出做32位饱和运算，结果是18.14格式。

11.4.5 实例讲解

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中功率的求解

实验内容：

    1. 按下摇杆UP键, 串口打印函数DSP_Power的输出结果

实验现象：

    通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   . D5 X8 J3 K6 T, W4 c  B
3. *        函 数 名: DSP_Power
   
4. *        功能说明: 求功率
   
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   % z* W' F6 Z, Q" S
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void DSP_Power(void)
   
10. {
    % Q, n5 I2 T; Z4 \
11. float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    1 w; G9 l5 d2 D0 n( X# D
12. float32_t pResult;
    
13. uint32_t pIndex;
    
14. q31_t pSrc1[10];
    3 @# N. |$ P, T- s
15. q63_t pResult1;
    ! q- P' A  g& q* \
16. q15_t pSrc2[10];
    
17. q63_t pResult2;
    8 M' `) j4 s5 Z# V+ c6 j! G! q% a7 ?$ Z
18. q7_t pSrc3[10];
    7 R, h1 M: ~7 y) @
19. q31_t pResult3;
    & G0 w: @/ p$ T$ R/ ?# T  n6 x- P
20. arm_power_f32(pSrc, 10, &pResult);
    
21. printf("arm_power_f32 : pResult = %f\r\n", pResult);
    
22. /*****************************************************************/
    
23. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
24. {
    ! h( |2 E! @3 W  ^! j; X+ ?
25. pSrc1[pIndex] = rand();
    
26. }
    
27. arm_power_q31(pSrc1, 10, &pResult1);
    ' P0 @; ?- R/ C. R+ W2 d# V
28. printf("arm_power_q31 : pResult = %lld\r\n", pResult1);
    
29. /*****************************************************************/
    
30. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
31. {
    : p2 }$ z9 R: \& G$ Y
32. pSrc2[pIndex] = rand()%32768;
    
33. }
    7 [! ]7 P9 c/ [( V$ S# s+ `
34. arm_power_q15(pSrc2, 10, &pResult2);
    
35. printf("arm_power_q15 : pResult = %lld\r\n", pResult2);
    9 i9 n5 C) D% Z
36. /*****************************************************************/
    
37. for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
38. {
    0 Y, f6 c) e" U9 T+ t
39. pSrc3[pIndex] = rand()%128;
    
40. }
    5 ]! J4 _& t  |) p8 g  m
41. arm_power_q7(pSrc3, 10, &pResult3);
    ! E- {& o) U: d7 S4 i1 Z
42. printf("arm_power_q7 : pResult = %d\r\n", pResult3);
    3 [; E  S/ g# N. P- ]6 |6 g5 |  G* |
43. printf("******************************************************************\r\n");
    
44. }

复制代码

11.5 总结

    本期教程就跟大家讲这么多，有兴趣的可以深入研究这些函数源码的实现。

6 }5 w0 B) u7 L; G. _8 z1 @( B

牛掰冷死！

谢谢分享啊

谢谢分享啊

不错，学习一下。

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