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第18章 ComplexMathFunctions的使用（二）

$ f& a- i* T" g% q) h1 a+ ^4 k, K8 z

    本期教程主要讲解复数运算中的模平方，复数乘法和复数乘实数的求解。

    18.1 复数模平方 ComplexMagSquared

    18.2 复数乘法 ComplexMultComplex

    18.3 复数乘实数 ComplexMultComplex

    18.4 总结

18.1 复数模平方 ComplexMagSquared18.1.1 arm_cmplx_mag_squared_f32

公式描述：

    for(n=0; n<numSamples; n++) {        

            pDst[n] = pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2;        

     }  

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mag_squared_f32(float32_t * pSrc, float32_t * pDst, uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        

    [out]  *pDst  points to the real output vector        

    [in]  numSamples  number of complex samples in the input vector  

注意事项：

    1. 数组pSrc和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.1.2 arm_cmplx_mag_squared_q31

公式描述：

    for(n=0; n<numSamples; n++) {        

            pDst[n] = pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2;        

     }  

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mag_squared_q31(q31_t * pSrc, q31_t * pDst, uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        

    [out]  *pDst  points to the real output vector        

    [in]  numSamples  number of complex samples in the input vector  

注意事项：

    1. 数组pSrc和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

) w! _7 F! _3 Z. {8 H18.1.3 arm_cmplx_mag_squared_q15

公式描述：

    for(n=0; n<numSamples; n++) {        

            pDst[n] = pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2;        

     }  

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mag_squared_q15(q15_t * pSrc, q15_t * pDst, uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        

    [out]  *pDst  points to the real output vector        

    [in]  numSamples  number of complex samples in the input vector  

注意事项：

    1. 数组pSrc和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

3 ^* e2 d' C/ {; b18.1.4 实例讲解

实验目的：

     1. 学习ComplexMathFunctions中模平方的求解

实验内容：

    1. 按下按键K1, 串口打印函数DSP_MagSquared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. *********************************************************************************************************
   / ?( j) |; d; [0 n+ H9 n
3. *        函 数 名: DSP_MagSquared
   0 K8 d7 U1 U7 ~- F4 s7 f0 s) w
4. *        功能说明: 复数模的平方
   + F' u. X: \6 N4 X2 f. I
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   1 r" O" G0 e6 \: R7 S
8. */
   
9. static void DSP_MagSquared(void)
   " Q* I% Q( x  d0 C
10. {
    : C, V7 _% u1 n8 Q/ C6 O
11. uint8_t i;
    ( N3 Y: x) u- g
12. float32_t pSrc[10] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f, 5.1f};
    
13. float32_t pDst[10];
    
14. q31_t pSrc1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    ' ]0 R! q; y, B
15.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    ( T3 u( y5 `6 o
16. q31_t pDst1[10];
    
17. 
    
18. q15_t pSrc2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
    
19. q15_t pDst2[10];
    8 d/ @* b$ Q; s  k) z% s8 n, M
20. /***浮点数模平方*******************************************************************************/
    % @  R. L- E+ |# \; f) a) q
21. arm_cmplx_mag_squared_f32(pSrc, pDst, 5);
    & v% {5 D# @* c9 u+ a& P. z7 k
22. for(i = 0; i < 5; i++)
    * U5 a7 E6 ~, W/ e
23. {
    * m8 N2 _, C; C" R  Z
24. printf("pDst[%d] = %f\r\n", i, pDst[i]);
    
25. }
    
26. /***定点数模平方Q31*******************************************************************************/
    ; S, T+ Y7 h3 ]
27. arm_cmplx_mag_squared_q31(pSrc1, pDst1, 5);
    ! V1 S5 k4 K. Y
28. for(i = 0; i < 5; i++)
    
29. {
    5 A, a% a. B0 i1 K
30. printf("pDst1[%d] = %d\r\n", i, pDst1[i]);
    
31. }
    
32. /***定点数模平方Q15*******************************************************************************/
    ! e; W' t& w1 Q8 n" O
33. arm_cmplx_mag_squared_q15(pSrc2, pDst2, 5);
    
34. for(i = 0; i < 5; i++)
    & F9 C4 b7 d  @! J
35. {
    
36. printf("pDst2[%d] = %d\r\n", i, pDst2[i]);
    
37. }
    ( ?6 T8 i; A! ?6 {  e
38. }

复制代码

, G8 E1 c( V% j$ K2 r

18.2 复数乘法 ComplexMultComplex

18.2.1 arm_cmplx_mult_cmplx_f32

公式描述：

    for(n=0; n<numSamples; n++) {        

            pDst[(2*n)+0] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+0] - pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+1];        

            pDst[(2*n)+1] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+1] + pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+0];        

    }  

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mult_cmplx_f32(

      float32_t * pSrcA,

         float32_t * pSrcB,

        float32_t * pDst,

        uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrcA   points to the first input vector        

    [in]  *pSrcB   points to the second input vector        

    [out]  *pDst   points to the output vector        

    [in]  numSamples number of complex samples in each vector   

注意事项：

    1. 数组pSrcA, pSrcB和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.2.2 arm_ cmplx_mult_cmplx_q31

公式描述：

    for(n=0; n<numSamples; n++) {        

            pDst[(2*n)+0] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+0] - pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+1];        

            pDst[(2*n)+1] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+1] + pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+0];        

    }

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mult_cmplx_q31(

        q31_t * pSrcA,

        q31_t * pSrcB,

        q31_t * pDst,

        uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        

    [out]  *pDst  points to the real output vector        

    [in]  numSamples  number of complex samples in the input vector  

注意事项：

    1. 数组pSrcA, pSrcB和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

5 a$ ?! z. F+ T18.2.3 arm_cmplx_mult_cmplx_q15

公式描述：

    for(n=0; n<numSamples; n++) {        

            pDst[(2*n)+0] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+0] - pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+1];        

            pDst[(2*n)+1] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+1] + pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+0];        

    }   

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mult_cmplx_q15(

        q15_t * pSrcA,

        q15_t * pSrcB,

        q15_t * pDst,

        uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        

    [out]  *pDst  points to the real output vector        

    [in]  numSamples  number of complex samples in the input vector  

注意事项：

    1. 数组pSrcA, pSrcB和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

, F, e2 e3 n+ x: K- ?( ^: b; ]# s7 h
18.2.4 实例讲解

实验目的：

    1. 学习ComplexMathFunctions中复数乘法的求解

实验内容：

    1. 按下按键K2, 串口打印函数DSP_CmplxMult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. /*
   - T8 ]3 E: i: z; c1 h! g; n
2. *********************************************************************************************************
   
3. *        函 数 名: DSP_CmplxMult
   0 g" `2 t6 ^! y/ Y
4. *        功能说明: 复数乘法
   
5. *        形    参：无
   5 Z! Z, C; X  f5 P
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void DSP_CmplxMult(void)
   
10. {
      f, _( E" H5 T4 w2 ]- H8 u' c  C1 O9 `, z
11. uint8_t i;
    
12. float32_t pSrcA[10] = {1.1f, 1.2f, 2.1f, 2.2f, 3.1f, 3.2f, 4.1f, 4.2f, 5.1f, 5.2f};
    . Y$ q1 Y- P- O
13. float32_t pSrcB[10] = {1.2f, 1.2f, 2.2f, 2.2f, 3.2f, 3.2f, 4.2f, 4.2f, 5.2f, 5.2f};
    
14. float32_t pDst[10];
    ' e% E0 T# V0 s# Z& j0 \/ \4 t
15. q31_t pSrcA1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    7 c* \: k, l: |$ H/ o
16.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    
17. q31_t pSrcB1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    7 i2 |! W" f( H4 }) X  C, m8 K" ]
18.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    
19. q31_t pDst1[10];
    
20. q15_t pSrcA2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
    
21. q15_t pSrcB2[10] = {6000, 11000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
    
22. q15_t pDst2[10];
    ) S5 G/ Z3 y: f
23. /***浮点数乘法*******************************************************************************/
    
24. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcA, pSrcB, pDst, 5);
    " d$ u% i' X3 q; O5 w9 \& q
25. for(i = 0; i < 5; i++)
    
26. {
    9 _" [7 a! ~( |. e3 Z
27. printf("pDst[%d] = %f %fj\r\n", i, pDst[2*i], pDst[2*i+1]);
    
28. }
    + j* S& O$ w1 Q" V9 l
29. /***定点数乘法Q31*******************************************************************************/
    / ]3 P" w( u1 w
30. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcA1, pSrcB1, pDst1, 5);
    6 }1 k% _9 k1 a  ~$ ]" b
31. for(i = 0; i < 5; i++)
    , H; _/ u' R# Q
32. {
    
33. printf("pDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pDst1[2*i], pDst1[2*i+1]);
    + Q; O( ?4 R8 z& |. A5 N0 w
34. }
    
35. /***定点数乘法Q15*******************************************************************************/
    : W% _# ]3 ?/ K& N6 Q
36. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcA2, pSrcB2, pDst2, 5);
    - p; c4 b5 ?: d2 y
37. for(i = 0; i < 5; i++)
    ; J' Z/ s1 P& h( q7 S% F7 A% m
38. {
    3 n( f0 Q  K) T2 n5 F
39. printf("pDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pDst2[2*i], pDst2[2*i+1]);
    " A% C" k4 {# E3 @0 q; A* v# ]
40. }
    5 V6 {5 `" V' w# Z+ {) ]2 K2 o
41. }

复制代码

4 X2 f  D3 C, J' j/ G) }! H, e) g

( T) a# z% Z& C+ @2 F6 W5 B

18.3 复数乘实数 ComplexMultComplex

# \8 e3 y5 m0 ^9 X0 [" C18.3.1 arm_cmplx_mult_cmplx_f32

公式描述：

    for(n=0; n<numSamples; n++) {        

           pCmplxDst[(2*n)+0] = pSrcCmplx[(2*n)+0] * pSrcReal[n];        

           pCmplxDst[(2*n)+1] = pSrcCmplx[(2*n)+1] * pSrcReal[n];        

     }   

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mult_real_f32(

        float32_t * pSrcCmplx,

        float32_t * pSrcReal,

        float32_t * pCmplxDst,

        uint32_t numSamples)

参数定义：

     [in]  *pSrcCmplx   points to the complex input vector        

     [in]  *pSrcReal     points to the real input vector        

     [out]  *pCmplxDst  points to the complex output vector        

     [in]  numSamples  number of samples in each vector

注意事项：

    1. 数组pSrcCmplx, pCmplxDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

2 V. ]3 R3 ?! K$ [/ J1 Q7 T18.3.2 arm_ cmplx_mult_cmplx_q31

公式描述：

     for(n=0; n<numSamples; n++) {        

           pCmplxDst[(2*n)+0] = pSrcCmplx[(2*n)+0] * pSrcReal[n];        

           pCmplxDst[(2*n)+1] = pSrcCmplx[(2*n)+1] * pSrcReal[n];        

     }  

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mult_real_q31(

        q31_t * pSrcCmplx,

        q31_t * pSrcReal,

        q31_t * pCmplxDst,

        uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrcCmplx   points to the complex input vector        

    [in]  *pSrcReal     points to the real input vector        

    [out]  *pCmplxDst  points to the complex output vector        

    [in]  numSamples  number of samples in each vector

注意事项：

    1. 数组pSrcCmplx, pCmplxDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.3.3 arm_cmplx_mult_cmplx_q15

公式描述：

     for(n=0; n<numSamples; n++) {        

           pCmplxDst[(2*n)+0] = pSrcCmplx[(2*n)+0] * pSrcReal[n];        

           pCmplxDst[(2*n)+1] = pSrcCmplx[(2*n)+1] * pSrcReal[n];        

     }

函数定义如下：

    void arm_cmplx_mult_real_q15(

        q15_t * pSrcCmplx,

        q15_t * pSrcReal,

        q15_t * pCmplxDst,

        uint32_t numSamples)

参数定义：

    [in]  *pSrcCmplx   points to the complex input vector        

    [in]  *pSrcReal     points to the real input vector        

    [out]  *pCmplxDst  points to the complex output vector        

    [in]  numSamples  number of samples in each vector

注意事项：

    1. 数组pSrcCmplx, pCmplxDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.3.4 实例讲解

实验目的：

    1. 学习ComplexMathFunctions中复数乘法的求解

实验内容：

    1. 按下按键K3, 串口打印函数DSP_CmplxMultReal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. /*
   + \/ O6 j5 E& N% F3 w! e3 f4 H* m
2. *********************************************************************************************************
   7 R, p# E5 E2 G9 [& n# a
3. *        函 数 名: DSP_CmplxMultReal
   
4. *        功能说明: 复数乘实数
   
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   ) ^) f" K, c5 I* B) e
7. *********************************************************************************************************
   4 s" Q, k2 A$ B3 Y+ q7 O$ o9 t2 t0 e) x
8. */
   
9. static void DSP_CmplxMultReal(void)
   
10. {
    
11. uint8_t i;
    
12. float32_t pSrcCmplx[10] = {1.1f, 1.2f, 2.1f, 2.2f, 3.1f, 3.2f, 4.1f, 4.2f, 5.1f, 5.2f};
    & m- F. j4 P  M0 g3 l) u
13. float32_t pSrcReal[5] = {1.2f, 1.2f, 2.2f, 2.2f, 3.2f};
    - @" g9 n1 z! T# ]
14. float32_t pCmplxDst[10];
    - n. R5 y* j) r/ K6 I, v9 L
15. q31_t pSrcCmplx1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    
16.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    
17. q31_t pSrcReal1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456};
    + F! {. K/ H0 s3 A5 V( D
18. q31_t pCmplxDst1[10];
    7 ?9 W% Z+ l/ }& @) a, t$ G0 f
19. q15_t pSrcCmplx2[10] = {14000, 16000, 20000, 20000, 30000, 31000, 12000, 13000, 14000, 25000};
    
20. q15_t pSrcReal2[10] =  {15000, 17000, 20000, 20000, 30000};
    
21. q15_t pCmplxDst2[10];
    
22. /***浮点数*******************************************************************************/
    5 n+ g$ Z1 o* S- v. Y
23. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcCmplx, pSrcReal, pCmplxDst, 5);
    ! T( ]2 K5 }1 K- c1 r% J
24. for(i = 0; i < 5; i++)
    5 @0 R/ R9 c( F7 R2 G) Q9 A* L
25. {
    + a& m0 p4 y; X4 r9 n4 k
26. printf("pCmplxDst[%d] = %f %fj\r\n", i, pCmplxDst[2*i], pCmplxDst[2*i+1]);
    
27. }
    2 X5 F* `- \. y0 X$ S
28. /***定点数Q31*******************************************************************************/
    
29. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcCmplx1, pSrcReal1, pCmplxDst1, 5);
    8 r# ^# g. j4 c  \! L) p
30. for(i = 0; i < 5; i++)
    9 }' |* Q! h- `3 c
31. {
    
32. printf("pCmplxDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pCmplxDst1[2*i], pCmplxDst1[2*i+1]);
    ' x5 Y! \9 I* B- _2 g) |0 W
33. }
    ) e  I+ ?0 ?- X9 M4 a. P; B
34. /***定点数Q15*******************************************************************************/
    
35. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcCmplx2, pSrcReal2, pCmplxDst2, 5);
    ) S# E. _. O3 A* d
36. for(i = 0; i < 5; i++)
    $ x: v' x8 Q  |9 _# X2 x
37. {
    ; y" c1 @  f$ X. o: _# a
38. printf("pCmplxDst2[%d] = %d %dj\r\n", i, pCmplxDst2[2*i], pCmplxDst2[2*i+1]);
    
39. }
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40. }

复制代码

% O6 `! f3 {) @8 d18.4 总结

    本期教程就跟大家讲这么多，有兴趣的可以深入研究下算法的具体实现。

) k  T0 k7 S( i2 k7 \0 f  l
: ]4 R8 c. H$ h* \3 h4 j& a* I

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