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第18章 ComplexMathFunctions的使用（二）

, u- [- |  K9 C8 ?# P

    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……………）

18.1.3 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……………）

18.1.4 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. *********************************************************************************************************
   
3. *        函 数 名: DSP_MagSquared
   - e8 V6 d- R; H9 l) \8 I# k& G
4. *        功能说明: 复数模的平方
   / D% x5 n: b  d* t( e
5. *        形    参：无
   7 u$ x; O" Y( G4 d; c. W
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   $ m  a$ F  z1 ?) t
8. */
   . b* p: c, b+ v" B9 i  A
9. static void DSP_MagSquared(void)
   + G! y1 H- y/ b
10. {
    9 r0 S7 D0 o8 q9 _+ n
11. uint8_t i;
    7 R  @# H5 Y7 X$ m
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};
    ) e+ p3 ~! Q% W; _! s
13. float32_t pDst[10];
    
14. q31_t pSrc1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    - k3 m# N! \3 v
15.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    5 h' K5 f- A8 U3 Y3 m
16. q31_t pDst1[10];
    
17. 
    . ^& C5 p+ s6 e8 x) w- R& H
18. q15_t pSrc2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
    7 a$ g! d5 I$ M3 c0 w" D" E
19. q15_t pDst2[10];
    
20. /***浮点数模平方*******************************************************************************/
    - e+ S3 D( V# R- [5 |
21. arm_cmplx_mag_squared_f32(pSrc, pDst, 5);
    
22. for(i = 0; i < 5; i++)
    
23. {
    % e/ T  N% `5 G7 u( Y& T) {
24. printf("pDst[%d] = %f\r\n", i, pDst[i]);
    
25. }
    
26. /***定点数模平方Q31*******************************************************************************/
      O8 W2 e% }  O8 I4 Z. Z+ ~
27. arm_cmplx_mag_squared_q31(pSrc1, pDst1, 5);
    % f# s5 y  A0 G0 c1 y1 \6 F
28. for(i = 0; i < 5; i++)
    2 C. |: X+ R, @; J
29. {
    
30. printf("pDst1[%d] = %d\r\n", i, pDst1[i]);
    
31. }
    ! @3 k" G' m! Z& P9 i* z
32. /***定点数模平方Q15*******************************************************************************/
    
33. arm_cmplx_mag_squared_q15(pSrc2, pDst2, 5);
    
34. for(i = 0; i < 5; i++)
    
35. {
    9 o$ I& I7 O. G1 i
36. printf("pDst2[%d] = %d\r\n", i, pDst2[i]);
    
37. }
    
38. }

复制代码

' R4 D: Y( H3 m& j" Y& ]6 Y. }

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……………）

9 `( x$ x" w3 v. r18.2.2 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……………）

18.2.3 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……………）

- e' g. ]+ F/ p' O7 M0 O
; e( y/ x; u4 k. z- w& d) ^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. /*
   , P1 c4 p9 k6 ^
2. *********************************************************************************************************
   + `4 B. t6 x8 ?# U9 l
3. *        函 数 名: DSP_CmplxMult
   , n+ ?% A. P9 T, I3 A% m/ l; J) f
4. *        功能说明: 复数乘法
   
5. *        形    参：无
   4 l$ [6 M$ X: S( D5 A
6. *        返 回 值: 无
   : C* h1 ?' i% O1 q, Q) B3 H
7. *********************************************************************************************************
     X8 D% Y: H+ b7 S
8. */
   
9. static void DSP_CmplxMult(void)
   
10. {
    
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};
    
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];
    ( f; Y' n+ D+ n, Z6 P
15. q31_t pSrcA1[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 pSrcB1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    ' N* p9 l9 P' X. q9 e/ Z6 ~' g, W
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};
    9 p8 r) ]+ G- B2 m4 K9 |
22. q15_t pDst2[10];
    
23. /***浮点数乘法*******************************************************************************/
    + m4 a1 x- @) [
24. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcA, pSrcB, pDst, 5);
    
25. for(i = 0; i < 5; i++)
    
26. {
    - B" E5 a4 U2 s' _1 C
27. printf("pDst[%d] = %f %fj\r\n", i, pDst[2*i], pDst[2*i+1]);
    1 N2 l  X& y/ z$ a
28. }
    * ~) \. D) D' a/ b5 G) U1 m
29. /***定点数乘法Q31*******************************************************************************/
    
30. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcA1, pSrcB1, pDst1, 5);
    
31. for(i = 0; i < 5; i++)
    
32. {
    
33. printf("pDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pDst1[2*i], pDst1[2*i+1]);
    ) A. r' Z" {6 x% Y
34. }
    
35. /***定点数乘法Q15*******************************************************************************/
    
36. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcA2, pSrcB2, pDst2, 5);
    , M5 ]$ M4 i3 t. V5 [
37. for(i = 0; i < 5; i++)
    8 s1 L! y7 b) k7 N
38. {
    
39. printf("pDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pDst2[2*i], pDst2[2*i+1]);
    
40. }
    
41. }

复制代码

" f2 X+ v8 h6 @- J
2 a+ z4 D) F7 Z% Z1 J- }, H. L- W, j

18.3 复数乘实数 ComplexMultComplex
0 i& P8 ^- P( B
" H4 t) h5 m9 x0 t; }+ {18.3.1 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……………）

" ~' u+ ?/ B: y+ ~+ r) R$ o18.3.2 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……………）

- F3 x* {3 ]6 n4 ~- Y2 r18.3.3 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. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   0 R8 F$ C) \. w" B1 U$ @. k
3. *        函 数 名: DSP_CmplxMultReal
   
4. *        功能说明: 复数乘实数
   9 [; ]$ m( w- |' R; k
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
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};
    
13. float32_t pSrcReal[5] = {1.2f, 1.2f, 2.2f, 2.2f, 3.2f};
    
14. float32_t pCmplxDst[10];
    $ h! h' |2 ^) o' ^' ^) G
15. q31_t pSrcCmplx1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    ) s4 T- U5 c1 i( P& j' E  H
16.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    + V2 v5 i* Z5 H3 C& p
17. q31_t pSrcReal1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456};
    " O6 [3 b  d4 ?$ K0 Y9 i" `* b+ D
18. q31_t pCmplxDst1[10];
    
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];
      |4 s; ^2 Y/ }( b, d( T
22. /***浮点数*******************************************************************************/
    
23. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcCmplx, pSrcReal, pCmplxDst, 5);
    , A, P6 c) w" B' S/ |. t, l7 n
24. for(i = 0; i < 5; i++)
    7 |( D* @# z& ~; m0 H
25. {
    
26. printf("pCmplxDst[%d] = %f %fj\r\n", i, pCmplxDst[2*i], pCmplxDst[2*i+1]);
    
27. }
    4 M- T7 N* k; y
28. /***定点数Q31*******************************************************************************/
    2 N. h! \: g2 u0 v  C, a* w
29. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcCmplx1, pSrcReal1, pCmplxDst1, 5);
    
30. for(i = 0; i < 5; i++)
    1 M! E8 L- ~6 H6 J! s
31. {
    
32. printf("pCmplxDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pCmplxDst1[2*i], pCmplxDst1[2*i+1]);
    
33. }
    5 [0 D: O1 V) h1 p
34. /***定点数Q15*******************************************************************************/
    
35. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcCmplx2, pSrcReal2, pCmplxDst2, 5);
    
36. for(i = 0; i < 5; i++)
    
37. {
    
38. printf("pCmplxDst2[%d] = %d %dj\r\n", i, pCmplxDst2[2*i], pCmplxDst2[2*i+1]);
    
39. }
    & G7 j7 D' C4 F: D- |
40. }

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18.4 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。

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