1.1   初学者重要提示
  关于学习方法问题，可以看附件章节A。
  这几年单片机的性能越来越强劲，DSP芯片的中低端应用基本都可以用单片机来做。
  当前单片机AI也是有一定前景的，ARM一直在大力推进，很多软件厂商和研究机构也在不断的努力。通过此贴可以了解下:单片机AI的春天真的来了，ARM最新DSP库已经支持NEON
1.2   STM32H7的DSP功能介绍
STM32H7是采用的Cortex-M7内核，而DSP功能是内核自带的，下面我们通过M7内核框图来了解下：
- H, G3 }5 |. Y! L0 c# ]' ]
* K+ O& u. C8 ~9 o0 ^% M" @8 u

# x; s2 d. A, ]3 e1 z
重点看如下两个设计单元：
: g4 N" ?2 l) }  }2 F- A
  DSP
DSP单元集成了一批专用的指令集（主要是SMID指令和快速MAC乘积累加指令），可以加速数字信号处理的执行速度。
: `% h9 B( ~$ ?3 [5 \9 ?# X
$ }/ C9 O8 `' o! {6 S( c  FPU
+ z1 r2 i# P6 l8 d. N& [7 ^Cortex-M7内核支持双精度浮点，可以大大加速浮点运算的处理速度。

下面是Cortex-M3，M4和M7的指令集爆炸图：
3 T' x6 V& C5 B$ D; r1 p& \9 P

; ?6 o+ v3 I: B9 V2 t  v通过这个图，我们可以了解到以下几点：

* Q8 ^' g" c$ o3 |* v9 q3 o6 F  M4和M7系列有相同的DSP指令集。
. x/ @5 X5 A7 {) T  ]* X  M7相比M4系列要多一些浮点指令集。
5 {7 G& q- G5 u  同时这里要注意一个小细节，浮点指令都是以字符V开头的。通过这点，我们可以方便的验证是否正确开启了FPU（MDK或者IAR调试状态查看浮点运算对应的反汇编是否有这种指令）。
3 M9 ]- l# |- J* w: T7 G& T

$ l$ G) e- c- y) r' b  q# S不同M内核的DSP性能比较：
3 T, w  S( Q9 d  f

! K3 O# {+ r( C- U& Y
+ `' h% \: i* {8 ]! v. v  Cortex-M7内核的DSP性能最强。
+ D2 A! d) Y7 e* ]# a5 [( S  Cortex-M3，M4和M33是中等性能，其中M3最弱。
5 \8 W' D% s3 d1 X; `7 t  Cortex-M0，M0+和M23性能最弱。

, s/ ^% H+ i7 M; A" i+ n1.3   Cortex-M7内核的DSP和专业DSP的区别
+ K) ^7 k: d* g" u2 Z, u! zM核的DSP处理单元与专业DSP的区别：

: w- m/ R, T' v' Q+ E- B4 q: G
1.4   ARM提供的CMSIS-DSP库
7 H$ q: l" Y) B. u为了方便用户实现DSP功能，ARM专门做了一个DSP库CMSIS-DSP，主要包含以下数字信号处理算法:
; h1 p$ t* {: z5 M
0 D: x+ V! a6 b- ?) b3 z: J! W# _  BasicMathFunctions
' x. e% j7 j+ M. y, U3 B! ?提供了基本的数据运算，如加减乘除等基本运算，以_f32结尾的函数是浮点运算，以_q8, _q15, _q31,结尾的函数是定点运算，下面是部分API截图：
% \* ]. A" o2 D2 P0 B# ~

0 S- j3 m$ D7 L
  FastMathFunctions
主要提供SIN，COS以及平方根SQRT的运算。

% C  v5 e* [; ^2 }; e' O

- e; H# a( b( ]! l9 \
( y7 @& @) \, n  c1 @6 u, d3 K& G: ]  ComplexMathFunctions
6 j  W- V. I4 P6 D( R( ~7 l, p复杂数学运算，主要是向量，求模等运算。下面是部分API截图：

0 K* W# @* x, h! a1 ?  FilteringFunctions
- v8 g& f8 E5 r3 s. [3 w% s主要是滤波函数，如IIR，FIR，LMS等，下面是部分API截图：

* p5 f2 a- q9 |4 v

% l; S" r  t0 s$ H) M: ~: o
7 r( {7 r8 o* s+ S# _  MatrixFunctions
5 |2 f, G8 _9 \4 j5 H7 j# _主要是矩阵运算。

2 q5 g" v* i- X8 f8 H1 n5 Z0 }( F  TransformFunctions
变换功能。 包括复数FFT（CFFT），复数FFT逆运算（CIFFT），实数FFT（RFFT），实数 FFT 逆运算，下面是部分API截图：
5 ?0 X4 T4 w6 o  ]

) @5 e5 t5 C" l# v
0 X% K! x3 G" i( X$ V* u6 C/ }  ControllerFunctions
控制功能，主要是PID控制函数和正余弦函数。

0 J9 |# G5 d" a. p7 v# u. F
! r$ O+ A" \- A7 t' N  StatisticsFunctions
4 e$ u/ p' s2 Q3 ]) P, K统计功能函数，如求平均值，最大值，最小值，功率，RMS等，下面是部分API截图。

" T. N: q( Q) z& |
  SupportFunctions
# z( h5 @' r- |支持功能函数，如数据拷贝，Q格式和浮点格式相互转换。

# Q# l* r2 [* L# u9 J- U1 H  CommonTables
" R# B3 l  n1 n8 harm_common_tables.c 文件提供位翻转或相关参数表。
, b' A3 {' q3 n  \2 f+ {8 r2 d

! A5 F2 ?& X4 t
1.5   TI提供的32位定点DSP库IQmath
初次使用这个定点库，感觉在各种Q格式的互转、Q格式数值和浮点数的互转处理上更专业些，让人一目了然。
* W! v# ^3 H; P- k% M
: l: c+ R2 p! z- W2 U所以本次教程也会对IQmath做个介绍并配套一个例子。

) C) z4 c# Y4 n/ |. Z1.6   ARM DSP软件替代模拟器件的优势
- j8 X( m" r+ r4 |) y+ Z/ l我们日常生活中用到DSP的地方很多，以生活中的设备为例：

7 `. s6 Z6 s5 U! Z6 I; w% [
; X/ F2 P9 o7 j; l7 P/ F) M9 K通过ARM DSP软件替换模拟组件可以降低成本，PCB的面积和设计时间，同时提高灵活性和适应性。
( K+ O  u- Y% H4 W9 H
+ w% `# J1 C- ]4 K) i! c  降低BOM成本
将模拟电路转换为软件的最明显的好处是材料清单成本（BOM）减少。

3 A3 `: t3 a4 B; `  提高设计灵活性
; p& D( a7 u2 J- @$ `7 j使用模拟滤波器来不断调节电路以获得最佳性能时，这种情况并不少见。较小的电路板修改会导致新的电气特性突然改变寄生电容或电感，从而导致模拟电路达不到预期。将模拟电路转换为DSP算法不仅可以消除这种风险，还可以根据软件的需要进行调整，且更具灵活性。

  减少产品尺寸
; q# ?' |( r% Z! n降低BOM成本具有额外的好处，也允许开发人员减少其产品的尺寸。
! R& H& ]0 {4 ^$ {2 }
  缩短设计周期时间
将模拟电路转换为软件有助于缩短设计周期。这有几个原因：

首先，有很多工具可供软件设计人员模拟和生成替换模拟电路所需的DSP算法。这通常比通过电路仿真和测试调整电路所需的时间快得多。
其次，如果需要进行更改，可以在软件中进行更改，这可以在几分钟内完成，而不必重新调整电路板或进行硬件修改。
* w% E/ w1 C# M; T! J
  现场适应性
7 k% ^; ?: C6 ~3 Q: O5 ^在某些产品中，设计者很难预料用户在现场所遇到的各种情况。使用DSP算法，设计者甚至用户都可以进行实时调整，以适应现场条件，而无需进行大量硬件修改。

# @0 d; a( c+ Y( C7 o用数字信号处理算法替换模拟电路有很多好处。需要设计者在实际应用中权衡利益，选择最合适的方案。

1.7   Matlab安装
Matlab是学习DSP过程中非常重要的辅助工具，也是需要熟练掌握的，本教程的第2章到第5章进行了入门介绍。

1.8   总结
4 F1 E5 n% S0 f  a本期教程主要是做一些入门性的介绍，下期教程将开始实战。

9 `+ M8 K4 g1 o5 b' m: Y
! l1 l) t" M. v! Z' D: [( ^