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第18章 ComplexMathFunctions的使用（二）

    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

; X9 ^/ q8 Z3 m$ G6 I" i" D18.1 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……………）

! J7 m9 ?! P& k1 U& B18.1.2 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
   
4. *        功能说明: 复数模的平方
   / ?' Y% y* ?' q
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   " r9 {0 h. }3 l2 T# ]
9. static void DSP_MagSquared(void)
   * Y+ [9 U4 K6 N+ N) w4 R! k0 [; ~) p
10. {
      q* {" ~) x& c
11. uint8_t i;
    5 ]  m) m5 o3 c$ S) v3 B
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];
    ( c! U) L$ v, P" w8 W# Q
14. q31_t pSrc1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    $ Q# o, ]6 ~' K% D
15.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    
16. q31_t pDst1[10];
    ; H! E2 o6 B: t. h/ h
17. 
    
18. q15_t pSrc2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
    
19. q15_t pDst2[10];
    4 h8 Y4 |% D  ^3 F
20. /***浮点数模平方*******************************************************************************/
    ( q, Y& o" t$ Q7 \; n: @2 k9 u9 E7 w
21. arm_cmplx_mag_squared_f32(pSrc, pDst, 5);
    
22. for(i = 0; i < 5; i++)
    8 ^, ~2 C) p" M% l1 B% N
23. {
    
24. printf("pDst[%d] = %f\r\n", i, pDst[i]);
    
25. }
    
26. /***定点数模平方Q31*******************************************************************************/
    7 q3 V: u4 D& L9 j
27. arm_cmplx_mag_squared_q31(pSrc1, pDst1, 5);
    
28. for(i = 0; i < 5; i++)
    
29. {
    2 h3 ^0 M  q$ X, @% B. D# u; W
30. printf("pDst1[%d] = %d\r\n", i, pDst1[i]);
    
31. }
    
32. /***定点数模平方Q15*******************************************************************************/
    6 A1 T6 D7 Y" Y6 j7 r6 c6 F
33. arm_cmplx_mag_squared_q15(pSrc2, pDst2, 5);
    $ z3 L$ u* y, E6 ]" \8 y
34. for(i = 0; i < 5; i++)
    & H8 C9 U6 L) h( }9 N( P
35. {
    
36. printf("pDst2[%d] = %d\r\n", i, pDst2[i]);
      N: L; k5 }1 j# K* N+ j4 G; q3 T
37. }
    6 E$ Z& T3 I4 c7 \1 m4 L
38. }

复制代码

7 \) Y% z! L& T  T4 Q! _7 m

18.2 复数乘法 ComplexMultComplex
# W& ]& h  I  n% t+ K; V! W# z+ n
4 D* V( E2 E" h; P18.2.1 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……………）

% O; ^% u3 K- U" p( i18.2.2 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……………）

- v/ Y) @7 y2 d4 s2 \0 m9 i18.2.3 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……………）

4 z' ~! m  _/ b2 G
; d" i) \/ b0 V, X0 h# I6 ?: k18.2.4 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. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   ' u- ^2 D: I* P5 @" f! H. Y
3. *        函 数 名: DSP_CmplxMult
   2 B! O; I6 n) Q0 ^5 Z
4. *        功能说明: 复数乘法
   
5. *        形    参：无
   
6. *        返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   2 ]% w3 j" b( G+ \7 s
8. */
   
9. static void DSP_CmplxMult(void)
   0 z- ^4 B! q! ?% e# p2 @& Q1 J
10. {
    2 q8 g+ H* ]+ Q4 J  C" Y+ y
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};
    : Z9 L' z/ b" o8 K
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};
    $ J( i+ A& @) c' ^& K2 B4 V4 i; N4 G
14. float32_t pDst[10];
    0 ~. ?  N6 D' v# [  V( m- F2 ~" {" v/ c
15. q31_t pSrcA1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    ( @$ x( r3 p  K; @3 f
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,
    % e; m4 _( R6 Y8 t/ P! H
18.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    & g/ z; ~9 D% t7 ]  I
19. q31_t pDst1[10];
    0 G  g1 y* t) h- h
20. q15_t pSrcA2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
    5 \- B0 w; R: k  u2 s8 x' Z
21. q15_t pSrcB2[10] = {6000, 11000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
    
22. q15_t pDst2[10];
    6 q$ @+ J- V# l( _: ~8 V9 R7 w
23. /***浮点数乘法*******************************************************************************/
    6 f# i7 g" c6 U) L1 Q5 W
24. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcA, pSrcB, pDst, 5);
    
25. for(i = 0; i < 5; i++)
    * v5 Q9 `% x# \; [- q; Z
26. {
    8 k" Q& [/ _$ u/ K+ e- _6 F7 Y
27. printf("pDst[%d] = %f %fj\r\n", i, pDst[2*i], pDst[2*i+1]);
    9 y0 a& x, S9 E) C+ b$ y3 b) i$ v
28. }
    
29. /***定点数乘法Q31*******************************************************************************/
    
30. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcA1, pSrcB1, pDst1, 5);
    4 ~2 ?% f: t2 c. G
31. for(i = 0; i < 5; i++)
    6 u5 K$ W( k- g0 E0 y6 D" @' ^
32. {
    
33. printf("pDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pDst1[2*i], pDst1[2*i+1]);
    % O0 W) i: D( o& b, m
34. }
    
35. /***定点数乘法Q15*******************************************************************************/
    7 ~7 U" h, J/ I4 Q9 m6 B
36. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcA2, pSrcB2, pDst2, 5);
    
37. for(i = 0; i < 5; i++)
    
38. {
    
39. printf("pDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pDst2[2*i], pDst2[2*i+1]);
    
40. }
    $ ~' o9 [/ v3 F7 o; s9 f5 H
41. }

复制代码

18.3 复数乘实数 ComplexMultComplex

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……………）

18.3.2 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……………）

9 g  g6 K( H6 i$ T. z9 _. C  v+ d& t18.3.3 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……………）

5 f- O% y  o8 c) {- Z18.3.4 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. *********************************************************************************************************
   
3. *        函 数 名: DSP_CmplxMultReal
   - J0 q1 r) d; v
4. *        功能说明: 复数乘实数
   0 ?1 W: i3 k# `8 P+ r$ c! n+ y
5. *        形    参：无
   $ [/ M9 w( m1 u
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};
    ' F6 Z  G+ L& \6 s
13. float32_t pSrcReal[5] = {1.2f, 1.2f, 2.2f, 2.2f, 3.2f};
    ( W% K5 t. C$ N" w3 y
14. float32_t pCmplxDst[10];
    ' \7 v; N- L( o% g- Q
15. q31_t pSrcCmplx1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
    : J8 M; N# N5 f
16.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
    
17. q31_t pSrcReal1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456};
    
18. q31_t pCmplxDst1[10];
    
19. q15_t pSrcCmplx2[10] = {14000, 16000, 20000, 20000, 30000, 31000, 12000, 13000, 14000, 25000};
    # P" k( Y0 S% y1 V6 {" P8 _( _, G
20. q15_t pSrcReal2[10] =  {15000, 17000, 20000, 20000, 30000};
    
21. q15_t pCmplxDst2[10];
    ! h1 ~, y+ x: N8 _; ^1 x3 Q
22. /***浮点数*******************************************************************************/
    
23. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcCmplx, pSrcReal, pCmplxDst, 5);
    0 |" @" b9 _. y- T  K
24. for(i = 0; i < 5; i++)
    3 `2 R3 J8 H3 \# n9 p0 o( U
25. {
    : E' n7 k& P/ s; B# K' n8 U% Y' B
26. printf("pCmplxDst[%d] = %f %fj\r\n", i, pCmplxDst[2*i], pCmplxDst[2*i+1]);
    
27. }
    
28. /***定点数Q31*******************************************************************************/
    
29. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcCmplx1, pSrcReal1, pCmplxDst1, 5);
    
30. for(i = 0; i < 5; i++)
    % s% Y9 I6 l7 O
31. {
    " o" I; w, c: ]% u1 X% d
32. printf("pCmplxDst1[%d] = %d %dj\r\n", i, pCmplxDst1[2*i], pCmplxDst1[2*i+1]);
    + q: D( P, ]# k8 ^& a6 F  u6 O" g
33. }
    " z3 n, {* P: d. Q% H
34. /***定点数Q15*******************************************************************************/
    $ W4 B- X( Y" Y' _( R) c
35. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcCmplx2, pSrcReal2, pCmplxDst2, 5);
    : ^2 ]& E2 ]; l5 T
36. for(i = 0; i < 5; i++)
    
37. {
    ) t+ x8 H8 _& S3 \+ L+ J
38. printf("pCmplxDst2[%d] = %d %dj\r\n", i, pCmplxDst2[2*i], pCmplxDst2[2*i+1]);
      ^. B7 l. R4 N% T' l$ A
39. }
      V4 C! C: B/ C
40. }

复制代码

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。

( @" o% C' R& {! `; Q7 K" C! v6 E

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