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【经验分享】STM32H7复数浮点FFT(支持单精度和双精度)

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-1 22:00
30.1 初学者重要提示
- Q. z3 x3 g. @9 `4 Y' a3 W  新版DSP库浮点FFT推荐使用混合基函数arm_cfft_f32,而基2函数arm_cfft_radix2_f32和基4函数arm_cfft_radix4_f32将废弃。ARM说明如下:
* Q7 ^* U8 ?$ |1 k2 uEarlier releases of the library provided separate radix-2 and radix-4 algorithms that operated on floating-point data.  These functions are still provided but are deprecated.  The older functions are slower and less general than the new functions.
3 {8 M( }/ u$ R6 s$ J, rDSP库的早期发行版提供了单独的radix-2和radix-4对浮点数据进行运算的算法。 这些功能仍然提供,但已弃用。 相比新版函数,老版的功能较慢且通用性较低8 d5 z: P6 Y( W# }2 C. \& M5 N! n
30.2 复数浮点FFT说明9 ~  D6 `% y# k' d
30.2.1 功能描述
; p7 y5 v" O2 h0 b5 [& @
当前复数FFT函数支持三种数据类型,分别是浮点,定点Q31和Q15。这些FFT函数有一个共同的特点,就是用于输入信号的缓冲,在转化结束后用来存储输出结果。这样做的好处是节省了RAM空间,不需要为输入和输出结果分别设置缓存。由于是复数FFT,所以输入和输出缓存要存储实部和虚部。存储顺序如下:{real[0], imag[0], real[1], imag[1],………………} ,在使用中切记不要搞错。
% \  S1 y, i: T' {4 g9 {6 Z  B' C7 y+ Q3 `! F% G; b
30.2.2 浮点FFT, p2 A0 [3 J; S# ]
浮点复数FFT使用了一个混合基数算法,通过多个基8与单个基2或基4算法实现。根据需要,该算法支持的长度[16,32,64,...,4096]和每个长度使用不同的旋转因子表。! s) R" ^: F( l( z6 Y( F1 B

- t+ v8 g8 }8 L8 ?浮点复数FFT使用了标准的FFT定义,FFT正变换的输出结果会被放大fftLen倍数,计算FFT逆变换的时候会缩小到1/fftLen。这样就与教科书中的定义一致了。! h/ |0 I" o) M! i

' z0 Q. x+ ]  R+ `) w定义好的旋转因子和位反转表已经在头文件arm_const_structs.h中定义好了,调用浮点FFT函数arm_cfft_f32时,包含相应的头文件即可。比如:
. s; b! Z% J. C& Y' t0 I1 \& F. D- n9 v( y; M, o
arm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len64, pSrc, 1, 1)
3 T) i) i2 a( X5 ]8 J$ t& A) R0 a+ G) @2 N+ T7 N7 L  Z& R
上式就是计算一个64点的FFT逆变换包括位反转。数据结构arm_cfft_sR_f32_len64可以认为是常数,计算的过程中是不能修改的。同样是这种数据结构还能用于混合基的FFT正变换和逆变换。' P& P% Q- N( G: t

+ {! q, X7 Z3 {- Q0 s早期发布的浮点复数FFT函数版本包含基2和基4两种方法实现的,但是不推荐大家再使用。现在全部用arm_cfft_f32代替了。9 c7 M* Y: f! v* A9 L! v6 s

$ f3 l, ^" C3 f30.3 单精度函数arm_cfft_f32的使用(含幅频和相频)0 `3 d8 b9 c' F; i8 b$ e: H4 L( \4 P
30.3.1 函数说明
: g" E6 ?. H2 l$ i3 n( m
函数原型:+ \& R. |5 N; ]
& y5 @. ]! y! U' y2 I  f
  1. void arm_cfft_f32(
    6 [) v4 W, @8 t. K
  2.   const arm_cfft_instance_f32 * S,* z  G& I1 @/ ?% ?: f
  3.         float32_t * p1,* \& i! ]+ S) t0 j
  4.         uint8_t ifftFlag,
    ! a* y0 }. h5 [
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码
9 ?) d! J$ k/ H; O1 V7 O
函数描述:$ t' |5 K( W! w( }
. W3 k4 F+ S  v! a4 c* M; w
这个函数用于单精度浮点复数FFT。5 m& T  H$ t$ k8 \1 O9 h6 M

9 P$ G1 d+ H! x6 Z: a# u, w# B函数参数:
* ^2 F# j9 P9 D5 e/ m+ _+ r0 x2 `9 J# z1 _
1、  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:1 M* w8 X; u. E0 U% H

6 @+ P. `, F+ [5 q  arm_cfft_sR_f32_len16,16点FFT
) m) }1 f9 i/ w+ g6 o  arm_cfft_sR_f32_len32,32点FFT- ^1 y6 z) ~  L
  arm_cfft_sR_f32_len64,64点FFT: L* e& I) z- X! Y: \. B
  arm_cfft_sR_f32_len128,128点FFT) w% v  {: O4 ?/ F% q1 R+ W
  arm_cfft_sR_f32_len256,256点FFT
$ ?& ^6 }; D: c& p2 r$ K6 P  arm_cfft_sR_f32_len512,512点FFT
, P$ Z( A. t! a, H7 ?) t* s  arm_cfft_sR_f32_len1024,1024点FFT( `2 ^2 G, a9 l4 J1 H6 k$ A8 e
  arm_cfft_sR_f32_len2048,2048点FFT
4 p  P% w+ ]& M- S; D  arm_cfft_sR_f32_len4096,4096点FFT
: M5 H" X- T3 B0 f6 y/ P; U2、  第2个参数是复数地址,存储顺序是实部,虚部,实部,虚部,依次类推。5 W9 r3 D( k* A7 m7 L9 |
: a" Y% [' @, J$ c# c8 K3 @
3、  第3个参数用于设置正变换和逆变换,ifftFlag=0表示正变换,ifftFlag=1表示逆变换。" K' u& V, X$ `4 B  r$ _0 i

5 x3 y+ a( M- Z  L4、  第4个参数用于设置输出位反转,bitReverseFlag=1表示使能,bitReverseFlag=0表示禁止。7 p* [1 ~5 K' Q. L) ^
# \. C/ P9 r, \- L) E
30.3.2 使用举例并和Matlab比较* ^0 x  z) K: A% ~
下面通过在开发板上运行这个函数并计算幅频相应,然后再与Matlab计算的结果做对比。
3 h  s9 L/ C8 {/ x/ B6 x
, l' Z+ I: z/ k$ z! E
  1. /*9 O. w0 [  j) a1 X, ~2 Q$ h# t! x% [
  2. *********************************************************************************************************1 ]/ O8 N' l! v# U8 d
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f32_app
      J' l) A* k) U% u# M" O
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f32计算幅频和相频7 x8 ]6 o7 [1 k9 i
  5. *    形    参:无! b& X0 [% _( b
  6. *    返 回 值: 无" O* W- w8 k/ D3 ]& c
  7. *********************************************************************************************************
    ' F  |: |3 ^/ J
  8. */( o7 c+ a. X8 c8 m. d0 I9 B3 v
  9. static void arm_cfft_f32_app(void)
    4 }' a  t7 {* f. C6 E, {/ x
  10. {* H( n% n1 x! w$ z; H& }
  11.     uint16_t i;
    1 @4 h4 C) h, p3 ]

  12. 4 ~  @& I9 M9 c; |
  13.     ifftFlag = 0;
    0 L3 C" i* ^+ \- [: x6 |
  14.     doBitReverse = 1; 0 w" }3 `0 G4 t9 t4 g

  15. 2 v6 |& l- P4 t0 U8 e: z
  16.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */& `2 z, s3 _! b4 W7 Y' w# F
  17.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    ) a- y) t- n( e$ q3 \: i" ?
  18.     {
    & g9 O! y% V( C
  19.         /* 波形是由直流分量,50Hz正弦波组成,波形采样率1024,初始相位60° */6 S. B) T$ j, ~! L
  20.         testInput_f32[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);
    ! M+ e) q5 ?( G9 X" I: h  s
  21.         testInput_f32[i*2+1] = 0;
    0 o: `8 \5 z% Y) O, V
  22.     }
    ' t2 L; X/ G8 B! L

  23. , K: y; N4 p7 a1 Q' p* J
  24.     /* CFFT变换 */
    4 D( [9 Q  }2 H. Z, j' ^% a
  25.     arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32, ifftFlag, doBitReverse);
    % U  Q7 D% a1 N1 f" M$ r5 |
  26. * i7 D' ^9 b3 Q8 {, H
  27.     /* 求解模值  */
    - d* C% B2 `. p7 [
  28.     arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32, testOutput_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);
    8 Y3 J" }7 e: L, R/ C

  29. . _& _7 G: _/ ]8 C6 C: m

  30. 8 B: A) s  ?( t! f/ l7 B: O3 R
  31.     printf("=========================================\r\n");    ' [" J1 K( r& t) p

  32. - P. d. v/ T8 ?
  33.     /* 求相频 */8 s/ }  g; X* T/ w( ]
  34.     PowerPhaseRadians_f32(testInput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);0 H( [4 B& ^- i! G7 q7 a

  35. & M9 [* b$ n  ~8 z: e
  36.     /* 串口打印求解的模值 */2 W* l3 }: w: v3 b, [& E
  37.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)9 u2 d9 c3 e" l# {' A/ _
  38.     {" A2 h( F. o6 g/ |+ M
  39.         printf("%f, %f\r\n", testOutput_f32<i>,</i> Phase_f32);
    + l3 S( C" A$ W3 v4 J0 Z6 g: b
  40.     }   
    ; V5 m0 S" ]! F* }' R3 I6 {
  41. }
复制代码
3 e" R$ L; X. P, Q0 Q
运行函数arm_cfft_f32_app可以通过串口打印出计算的模值和相角,下面我们就通过Matlab计算的模值和相角跟arm_cfft_f32计算的做对比。
8 D, E$ j- l# {7 t) s$ [
. l- X) k% [( F5 I0 u- G: d! d8 ~对比前需要先将串口打印出的数据加载到Matlab中,并给这个数组起名sampledata,加载方法在前面的教程的第13章13.6小结已经讲解,这里不做赘述了。Matlab中运行的代码如下::1 `" r* G5 E7 H! x# F

' T$ t/ z$ j5 E% k
  1. Fs = 1024;               % 采样率3 Y  X# d% C8 _; W( G0 `, |2 X
  2. N  = 1024;               % 采样点数
    ! Q9 @0 o6 H6 V( r6 G6 d
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列0 j8 U1 f& g! H2 }5 |0 G
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
    - p5 T8 z# S( h$ p6 {& u
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率- `9 A6 ?, D% H/ p' L
  6. ! |  x$ g) M6 ~: e& z7 D* Z
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
    % |  ~. A& a0 u. Q; f% f# y$ e
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  * \( U" g* L2 `, D# N
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    6 k( D: X/ T# l" f. x6 o
  10. Mag = abs(y);* u1 [% d3 p% |+ P0 k& R
  11. $ {0 L! R& b+ L  ^* X: q; L6 U
  12. subplot(2,2,1);7 m7 x, Q* R* c- p- I: x* u7 j
  13. plot(f, Mag);
    2 r5 o0 C9 U' @3 `" A& _
  14. title('Matlab计算幅频响应');
    0 S" z9 T- h( P# J5 y
  15. xlabel('频率');' G/ P" Q( R, A$ n
  16. ylabel('赋值');
    0 t% O4 u1 {7 I) |" z6 s

  17. 1 a) T& Z; O' n0 y( G$ U
  18. subplot(2,2,2);6 N/ Y  d, {; D3 h$ f! h" n( m8 I
  19. realvalue = real(y);
    2 k7 j5 x% x: G( E2 Y. J% R
  20. imagvalue = imag(y);
    - z. X( S: X! ?$ |9 A6 r6 A
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    , A6 c3 R$ u: q6 S4 G0 Q
  22. title('Matlab计算相频响应');5 H9 M, M- f) C" ^- z# E! F
  23. xlabel('频率');  V1 _* t& }7 e$ x6 z" z
  24. ylabel('相角');
    1 @$ m) w% \  i' [- v

  25. 6 Y7 h; ~+ C8 H- Z& v
  26. subplot(2,2,3);
    2 z; B3 k; h, I+ F3 s
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应, A% n# v5 d# N3 P
  28. title('STM32计算幅频响应');
    - D3 v/ R, }: ?% T+ \( u7 F5 w% `9 `8 K
  29. xlabel('频率');7 R3 i: a( N+ _& l; Z! u
  30. ylabel('赋值');
    , x3 i7 j6 N: ?+ R! [' b

  31. # x; a  ?7 @4 g) Z# e; L9 }1 E
  32. subplot(2,2,4);
    2 b" _" j' W/ Y7 w
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
    7 T# n* v! H3 l$ `; _5 i& s
  34. title('STM32计算相频响应');7 g. T( |! H- r8 u
  35. xlabel('频率');
    5 e% j5 G$ |. N9 w
  36. ylabel('相角');
复制代码

4 U6 A# M+ v+ X) W) \& g/ C. k# [运行Matlab后的输出结果如下:0 }" f, `# j9 T
1 q4 Z4 w0 u( S4 A1 {( X* a3 M
016310ca731a920e59d2d124c5059ea3.png
: p+ X" J7 }! ?. @! d

6 }2 p; e7 ~: R$ O- l, r从上面的对比结果中可以看出,Matlab和函数arm_cfft_f32计算的结果基本是一直的。幅频响应求出的幅值和相频响应中的求出的初始相角都是没问题的。
" \5 C# U% Q4 C" {" x8 l6 P5 v4 p5 N5 k8 q7 \
30.4 双精度函数arm_cfft_f64的使用(含幅频和相频)4 `- ]& B. [* R8 |
30.4.1 函数说明

- {8 x* k+ k1 a- ^' |5 g' J函数原型:
/ Y1 T0 _, u4 x1 K
8 R; {' w! e. [( U  C
  1. void arm_cfft_f64(
    ; R' ]  ^& H4 i) P
  2.   const arm_cfft_instance_f64 * S,
    ' N3 c* D# O, V7 L2 Y  e  ]% h) \
  3.         float64_t * p1,
    3 d. u( U9 f' b" E/ {& Z! P
  4.         uint8_t ifftFlag,
    2 g9 s' i# P+ f
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

5 D* ?, R& x9 h4 i; ~6 n函数描述:
0 f6 e6 J/ k( A' H3 L" _: R5 Q: R5 V2 r0 G# E) r; A# e
这个函数用于双精度浮点复数FFT。8 I9 H  ^* l7 X1 F% {1 j, x. C

7 g$ G: s2 N+ h; t% U. V# H函数参数:
) K' p  ]$ P. W- a6 E# Q7 [) V1 b3 q4 W/ t( p0 ~: i* a
1、 第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:
  d! `4 x9 W3 E2 `9 N
% a+ }/ c$ P; @8 A( I  arm_cfft_sR_f64_len16,16点FFT. A1 ]% q7 D4 J1 J1 c5 N0 m
  arm_cfft_sR_f64_len32,32点FFT( l4 }) F8 {4 i2 r7 Z
  arm_cfft_sR_f64_len64,64点FFT
) \' g5 j' r+ x  arm_cfft_sR_f64_len128,128点FFT4 d7 ~8 a; x# v4 ~; g7 _
  arm_cfft_sR_f64_len256,256点FFT' W- ]# q$ n* m1 X7 `3 t
  arm_cfft_sR_f64_len512,512点FFT
- W8 _8 |4 |( e" O: U) r4 O  arm_cfft_sR_f64_len1024,1024点FFT; o0 m( u) B; T; y$ g8 c" @. H( T. O: _8 k
  arm_cfft_sR_f64_len2048,2048点FFT* ~' Q5 o6 ^, X
  arm_cfft_sR_f64_len4096,4096点FFT
2 c; l# U$ e1 a2、  第2个参数是复数地址,存储顺序是实部,虚部,实部,虚部,依次类推。
! c7 J! }; m+ U. B7 y) v4 j
0 R7 b) o: ?# r$ v2 h$ g. M( k3 o" {4 D3、  第3个参数用于设置正变换和逆变换,ifftFlag=0表示正变换,ifftFlag=1表示逆变换。
+ n$ f; G; x# ~0 d
* t, N' F3 N/ M4、  第4个参数用于设置输出位反转,bitReverseFlag=1表示使能,bitReverseFlag=0表示禁止。
5 S+ y% C3 i: I9 O$ s/ G8 S: M5 i* ?; r; P$ _5 o) K9 P
30.4.2 使用举例并和Matlab比较
. Y% P! ?: W) B* a- w' X' R% |下面通过在开发板上运行这个函数并计算幅频相应,然后再与Matlab计算的结果做对比。
% y9 b% S8 J7 e- a% F! Z4 t% ^# W  h+ Y1 k0 ~, r
  1. /*
    ( v  o# @8 ]5 O  P" C
  2. *********************************************************************************************************
    " B" V+ g! y- U$ w' ?1 ^; o
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f64_app
    1 h" M$ m- X8 t4 R$ h; ?
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f64计算幅频和相频
    ; f: i  L  v# h7 I1 _  J
  5. *    形    参:无
    8 Z. |1 {; M, Q( I% }$ N
  6. *    返 回 值: 无
    0 f7 [5 T; b0 W9 d
  7. *********************************************************************************************************
    # e$ d/ ]% K# O0 }- E) p
  8. */" Q5 Z: i8 i2 E1 A
  9. static void arm_cfft_f64_app(void)
    : ?3 D  H! ^7 ]- @4 C3 j9 z5 L
  10. {
    8 B. G6 V4 \  ?6 E( ?5 l
  11.     uint16_t i;
    5 r% t7 `8 J4 b6 M( H. B, Z
  12.     float64_t lX,lY;
    6 P4 p1 r; B! g8 L$ n

  13. $ }& c; A# z  a& h/ `# g) M
  14.     ifftFlag = 0; 6 E. }" D3 f, F: Y; i" z5 g
  15.     doBitReverse = 1; ; V. Z/ g* P$ [" p" P, _

  16. , o7 x' _+ _9 _
  17.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */$ s. K" L2 R! N4 S0 h
  18.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    7 e  a& i2 R. n6 q& f3 T
  19.     {
    , m$ r4 }9 X; e- ]! {
  20.         /* 波形是由直流分量,50Hz正弦波组成,波形采样率1024,初始相位60° */+ r' T5 _# p( R0 b! [' }
  21.         testInput_f64[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);' A" E7 m0 L8 U) ^) t1 e* P
  22.         testInput_f64[i*2+1] = 0;
    ; m; n1 y# q3 H, L& X; e& j
  23.     }
    2 @8 v. y1 L( v! e5 R! K* i! j
  24. & R* \( I; b( ?
  25.     /* CFFT变换 */
    , Y) }# T1 N0 H# L0 r+ C% B  E
  26.     arm_cfft_f64(&arm_cfft_sR_f64_len1024, testInput_f64, ifftFlag, doBitReverse);; m( G8 y; v/ k! c3 E

  27. 2 \, h6 F8 a. b
  28.     /* 求解模值  */
    ( v' g/ q& }. m' z5 M! Z
  29.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    1 C" {0 H! m% K+ d: {+ @  {
  30.     {
    " p2 }# V2 @' U, n6 |$ j
  31.          lX = testInput_f64[2*i];            /* 实部*/, u- g0 d4 e7 b6 z
  32.         lY = testInput_f64[2*i+1];          /* 虚部 */  
    ; k# H" ^- T6 ?9 u
  33.         testOutput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */! v! F, S; z7 l( J, E& D5 v
  34.     }/ [' a3 K2 V+ s* g2 f8 e# ]
  35.   a: G( J9 t- C+ H+ H  R
  36.     printf("=========================================\r\n");    1 ]& N' [% i/ [# B" x8 ?
  37. 2 r" Y+ U. A& @8 j
  38.     /* 求相频 */# o, g. m% S' L6 r9 ~. _
  39.     PowerPhaseRadians_f64(testInput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);9 G- d6 M1 d* E& e; ~9 s0 Z# ~! M
  40. ( g5 s1 h* A4 H- y2 ~6 M0 _; o

  41. 6 S* u& S  Y: o) T; Z% |  T6 n
  42.     /* 串口打印求解的模值 */+ K" c; Z$ s/ R8 D
  43.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    ' \- q1 s3 ^  y% v# @
  44.     {
    1 R- u5 y5 j! A1 v; J& b6 b& q0 }
  45.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutput_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);
      N9 {* m+ [3 V/ p  Q
  46.     }   
    ! U* R8 A' j' ]) ^, C% A3 [. ?' `

  47. 8 U. h' `* {+ d8 [2 F
  48. }</span></span>
复制代码
$ f% w$ ^' ]6 K2 A) e$ |# L
运行函数arm_cfft_f64_app可以通过串口打印出计算的模值和相角,下面我们就通过Matlab计算的模值和相角跟arm_cfft_f64计算的做对比。
% ?1 {, q. m; Z# K( \2 C# V- f: S- _+ f! B5 j2 _
对比前需要先将串口打印出的数据加载到Matlab中,并给这个数组起名sampledata,加载方法在前面的教程的第13章13.6小结已经讲解,这里不做赘述了。Matlab中运行的代码如下::
) l' H, x8 L! ~; S. o* G
& A7 D* O7 x% s* Q% {% H: C2 d
  1. Fs = 1024;               % 采样率
    8 i+ f3 D9 t! d
  2. N  = 1024;               % 采样点数5 w5 R+ `* O9 p1 C; i+ d
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    & X! T  g5 D4 Z! K# @& P- K! {
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
    ' C# x4 \9 ], e$ W6 U2 U; L# ?( T* o
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率
    . Y$ [" |+ M' F3 P' k/ k

  6. + }$ }8 a- V/ Z% D* @
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
    7 `8 p8 k7 c, @% k* I+ N
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    0 C' K$ H2 C, \( \- Y  D: c
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换, C& T, ~/ e5 o% y( z$ a$ d
  10. Mag = abs(y);5 W+ F0 w' W( i9 K. Y  H3 ^$ y( U8 q1 n
  11.   F; K: x) f  ]6 U" s. |. W
  12. subplot(2,2,1);. g/ K! f8 l: H! |
  13. plot(f, Mag); / o# Z+ D, {* |/ y7 k" H
  14. title('Matlab计算幅频响应');
    + E% [- d3 }9 K3 c) F
  15. xlabel('频率');- m1 A( I8 E4 L6 v% U( ?
  16. ylabel('赋值');
    % U* p7 ~4 X$ Y: x9 _
  17. 8 R. E8 b! g- w& v0 ]9 q
  18. subplot(2,2,2);
    5 a# L* L5 B; G
  19. realvalue = real(y);1 q" w0 N4 G$ j# K0 @: C
  20. imagvalue = imag(y);
    0 X" y5 {0 i* ~6 b# `9 U
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200)); : g% ^- Q" G& v! o
  22. title('Matlab计算相频响应');& k2 `% R" x$ }3 q$ w, d6 o
  23. xlabel('频率');
    9 K5 y6 O# j7 |( ]* F# F, h
  24. ylabel('相角');
      J0 W$ @7 c6 J8 i9 `4 A
  25. 0 }7 H. \! l& {5 X
  26. subplot(2,2,3);
    % M6 Z: _9 g( \* |" i% Z
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应! N) Y) z9 R; v7 W" e( K7 b% h
  28. title('STM32计算幅频响应');
    : F& P( y" ^" l6 w
  29. xlabel('频率');
    $ H+ N# [+ p' P* {. ~" l
  30. ylabel('赋值');
    - x/ L- m, c) N3 U( E. a* n

  31. ' a$ z+ B9 ?9 R  c
  32. subplot(2,2,4);
      j* h2 Y+ w6 w" D( \4 d* D$ F# o
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
    ) b1 u: [) ]$ b: v% M# P
  34. title('STM32计算相频响应');4 U7 z0 a9 Q4 ]+ d9 T4 j
  35. xlabel('频率');
    1 V7 r7 ~( }6 U2 `# p
  36. ylabel('相角');
复制代码

7 |2 ^$ l; t  z/ G运行Matlab后的输出结果如下:( J# t1 \% H3 @" k4 ^& O5 O
  k) h# D5 t6 b- c& q+ I2 f
52cc206587db0682a52088a4b86b74a7.png
( Q* }0 k, |  z1 R2 c' ^9 y7 |
, r2 [7 h; `2 B& T+ Z0 B3 i- i% F
从上面的对比结果中可以看出,Matlab和函数arm_cfft_f64计算的结果基本是一直的。幅频响应求出的幅值和相频响应中的求出的初始相角都是没问题的。
3 s6 \9 R: S7 z% c3 i, }( M/ d. R5 A
30.5 实验例程说明(MDK)
, t  K1 `4 p0 {* H/ G  a3 n配套例子:/ ^  b, i( s  ?" q& L* ]# Q7 P  A

3 G# c  V5 ]8 F# l$ Z; z- OV7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
, b9 j* y. B/ s  h/ e$ G& V
7 ^* J- ~3 W  A3 I1 \5 @2 T% N实验目的:; z  W$ \* n% d/ ]; d: t3 ^+ c

1 k. \  ], g- A1 ~0 V学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点" l" E% b' s" K9 z' p% O

% n( Z. h4 ^. i) Y( ?+ d; `0 B实验内容:  |, o, {+ i' `0 C, P0 T
7 r1 _/ M6 l5 d6 Z5 S3 g' a/ _. c
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。7 a$ i, w( f* d! H$ s/ D9 A
按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。4 H* E: R8 L% r
按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。, B& X6 y( b; s& z
: i$ F2 i+ h5 Q2 m$ w; I
使用AC6注意事项
; w8 o1 h7 g5 A6 w* |( W8 \
7 k3 a9 K- I9 b9 G1 V: L! E) y特别注意附件章节C的问题  Z5 n* l/ x8 t+ C. A1 r
) G! _( l6 E8 G$ i: s7 @" g
上电后串口打印的信息:
2 {, |" m) k+ s5 t5 ]' d  h# T; E, g4 s# m
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。
: q. H- n  t" B0 O6 O; Y  J5 j6 ~6 s& d, s+ u# L. ~1 c2 N1 W
cd890e0dfd3b1b8ef8739e8fc4f01506.png

! p; k7 d7 I, d; M9 R4 b& @# q7 w. K6 |7 _: p: i
RTT方式打印信息:
  l) J4 }" o; O, ]$ \' h) w
* g1 G( ?! U( ?3 [" p! {- N
3e0904c0bc6437129747395634ee984c.png
2 X2 A; v+ X$ z9 |0 U

! o* f" U% K% d3 b: j( S程序设计:. {# A) c( h/ j- y, ^/ ^0 f

' j3 g" h0 b# d: B& E4 K4 W4 \  系统栈大小分配:
% H( b; l% t4 j, N0 e! }
7 B4 y1 |7 Y. ~5 F5 F
48fceb9a7ee8270c0994ee790dcf8ade.png
  u3 t4 o( y8 r2 j2 D/ f% m% r. v
* q0 t. f  X2 ^+ G
  RAM空间用的DTCM:' F; x. x  G( `2 w: V) S$ V$ C
+ ?% `1 b  A& y! p1 ]$ i
087136cc201250628a295aceefc51c8e.png

5 k" N% ^0 j2 z6 e! u# M
) H" {* ^6 n5 s, @. s  硬件外设初始化6 W( R: R" E& _3 W8 ^

% q" a2 J7 z6 e3 c( Z, Z  f& i硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
2 c* `+ m- ~( E+ b- }3 c. A: j' p" \6 p
  1. /*6 a" N, G  W! J; l) w
  2. *********************************************************************************************************
    0 l3 f  K1 M% Z- ?. B( Q* L' F
  3. *    函 数 名: bsp_Init
    3 M2 L2 F% P* x7 e5 N  |$ H( [
  4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
    3 z3 ?, G7 l8 |' b0 R
  5. *    形    参:无
    5 p+ K7 [) k$ d1 |9 B) `( e
  6. *    返 回 值: 无
    % D! Q& E9 O$ d1 T2 p+ F7 _, T
  7. *********************************************************************************************************
      Z9 D5 i# B+ \+ l' e( J
  8. */
    * d4 d+ K  \: Q7 L# J! U  v
  9. void bsp_Init(void)3 [- J+ ]0 c. b
  10. {
    # ?6 @3 N9 m" C  B. S7 I
  11.     /* 配置MPU */) b8 U: ^# [% b: g; U' V! @
  12.     MPU_Config();
    / E2 T6 R7 w$ R2 q
  13. 1 ^% s7 H) O, g1 s  y$ I
  14.     /* 使能L1 Cache */
    " a& V) G7 X9 D% S3 G
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    0 {" M+ \" Z  x* V3 |$ |  X) s  V

  16. 6 T/ w2 u/ m2 R/ j8 L
  17.     /*
    : g) ]5 x/ A( q" x- a. h7 q
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
    ) S2 U6 k  e: V) B( B; T
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
    4 {$ b/ l' Z* u
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。9 u/ W8 M# X4 J. T1 V6 m- [; u6 I
  21.      */( t8 l8 {/ A4 f$ n/ B
  22.     HAL_Init();
    ' r" A4 E0 h) [" o4 R2 K1 x

  23.   ^; [4 f, i- p4 T8 G
  24.     /*
    % ^0 c, g9 l8 k" T: y2 f. m' l. ?' g
  25.        配置系统时钟到400MHz
    , W! c. [  P9 g8 i7 L! a8 O
  26.        - 切换使用HSE。( T, K: b$ t: ]4 P3 P2 W' g% C
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。0 [; V5 L& B# G- h0 I0 I; e; _
  28.     */) I8 w# I- ~- V" \
  29.     SystemClock_Config();
    4 L9 z( e# E/ F0 r9 \; n7 F) S& X0 ^
  30. 0 c+ |. ?" r0 Q0 [8 I
  31.     /* + @5 n3 P/ o  j% M) \+ G* [1 r. e
  32.        Event Recorder:
    2 M/ j& J( J9 Y8 v$ i
  33.        - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。5 a9 g+ H5 _' }: n
  34.        - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第8章
      g' _  g7 @, \: u) Y  @; i2 j
  35.     */    / _6 e$ I0 g5 \" q8 d8 r7 L0 i
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    0 l: o: [" @8 L+ U
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    0 l2 q( O2 Y. i& t  t
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);3 J$ e0 O1 f2 q3 o! E
  39.     EventRecorderStart();; ]/ s. C: O6 Q5 A
  40. #endif
    6 C+ x3 W9 h9 ^& F4 P% r% i2 w4 K
  41. ! Z/ }# h5 ?4 D
  42.     bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */6 Z; V8 T$ m2 f. s  T4 K2 L# D
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */- R' y3 |# g% l9 r' W# j4 z
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */3 f* q: L# H8 }/ m  ]8 F9 b. Z# I
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    5 q& |. `; f8 B( m- S" h
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    - \) P# d+ B+ y. a- v
  47. }
复制代码
; W6 P3 z- p$ F2 N* f1 Q( }- f
  MPU配置和Cache配置:
9 ?1 w, R: P9 r  j$ m# B5 ]* i, M3 F7 V# Q8 y
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。
; q0 \6 m# Z" U
: S0 t$ N8 K( Y9 W% s. f5 v, X
  1. /*
    . J6 h8 Q# c9 ], ]1 \7 P
  2. *********************************************************************************************************
    ; E! Y* w! k0 I
  3. *    函 数 名: MPU_Config" V) e& Y  R. ~
  4. *    功能说明: 配置MPU$ X$ N7 U8 h* A2 P& w
  5. *    形    参: 无
    ) n1 [* v% y; P/ D) f, H$ j
  6. *    返 回 值: 无5 T# ?' k) g$ ]6 \$ N; x7 p/ M2 y
  7. *********************************************************************************************************/ A1 v& `2 V1 j+ O* Z* ~5 k
  8. */
    & r2 \) T: I6 H, a% O
  9. static void MPU_Config( void )
    . a' E; w9 h2 b6 [  {
  10. {
    ( }) k6 R+ \1 s: R9 D
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;2 U( V' z3 J" ~2 V: Y
  12. # ?7 ~- G3 S  h
  13.     /* 禁止 MPU */
    / i" M; }1 o* G9 J: |
  14.     HAL_MPU_Disable();+ `  a6 E6 c/ R, f3 y
  15. 9 X' K7 z! o6 }+ G, s
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */& {+ C: w1 _/ M" p
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;9 W: e2 p0 d1 [" b5 o! |
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    8 V+ X& {9 i0 a6 X7 ]0 k% K0 C0 q
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    , O# m7 F  I5 n) D+ @, [* @
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    ( I8 Z6 O* |) _/ B6 j( c" ^1 W. J
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    8 h  ]- q- x6 w$ W5 p, Q
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    2 [' L3 Q& }" f8 i" t* ^
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;; j# M0 Q" f; T/ k
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    4 S" `; D' B& _( N- j
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    0 N  U% p/ M1 ^
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    4 W& @4 H) \/ _) n/ M9 s
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;" X2 M) |9 t1 y2 p! q$ w

  28. 4 C0 x- h$ T3 _8 _
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    1 K! N' k# t8 _4 h
  30. ) z2 B+ g1 J( Q! t& n7 S1 j! L
  31. ! p) l* _8 d6 ?6 P
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    $ z) z+ W1 h0 G- S$ m" P- n8 k4 W3 k
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    ) p  `2 n' I& t- H9 o/ D
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    % V! c# w3 _$ O
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    ! Z: z' B* k% \8 z( y
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;) Z/ b" |7 X3 ^. ?/ \$ c
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    $ G+ V& d+ d4 p5 x. L
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    6 h5 R# `6 p# ?2 e3 P
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;3 z9 w, K) t4 K; a0 }
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;: L! W+ f2 g: u# p$ ?9 P  |
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;; W. {# j5 V& X+ T
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;- c# r' y& _# k  o- r
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;  }! F4 Y# a/ [" i* \  s
  44. ( S- N5 Q+ E6 s
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    0 h( Y+ l+ t5 L7 S

  46. " a+ W: F1 H0 |+ a  F; E; D) ~
  47.     /*使能 MPU */
    : q0 X7 _2 _7 n, H
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    ! d- V2 O2 }7 o9 m, L" o* i
  49. }" c+ h. x  o( S0 n, p
  50. # d1 x* v7 a0 S4 v7 Y
  51. /*! d& r1 q- x! h, J7 `) C  U
  52. *********************************************************************************************************
    / ^# E; h. ^0 |5 Z8 @
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable, v9 G9 Q+ I3 C* ?$ @. `. K
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache& R! ~2 G* ^5 |/ V2 ~
  55. *    形    参: 无
    $ V8 f) |4 E: ?4 A3 `) D
  56. *    返 回 值: 无7 F& B; B! J+ i' H+ A8 X
  57. *********************************************************************************************************
    - T' c8 o3 K9 O' T" g+ V, g) S: M
  58. */( o2 @' w6 A+ L* R; W
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)! Y; k  T; O& I) G+ E; u
  60. {& u; q  X  V' b+ K4 F( q
  61.     /* 使能 I-Cache */2 v4 G& M& T! G, S% v/ x6 X2 I" k4 X
  62.     SCB_EnableICache();
    + ~/ z3 [  ^9 E  m' }/ N) n

  63. . i# ~: ~/ x( ~& X' L2 g
  64.     /* 使能 D-Cache */+ J5 U/ T5 \5 l* x8 e3 e  R! P
  65.     SCB_EnableDCache();! {6 P1 t" y) ~$ r5 D! C3 i
  66. }
复制代码

4 F; H; r0 o2 S- i2 Q+ g0 C  主功能:- A' z* I$ `% V7 d- q

8 J% w4 b& Z1 p0 T7 D主程序实现如下操作:
0 q! ?0 R; o' S! P2 H0 \& n2 D; o$ h: `+ r
  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。3 d# T9 @) S) k3 {
  按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。4 P% ^0 V9 v  Z! p5 s
  按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。
+ {+ v% p' z+ M" f4 i4 {
  1. /*
    ' @/ ]! i+ ^( m
  2. *********************************************************************************************************! Y- H* U) [9 t5 h/ W
  3. *    函 数 名: main, W) {9 d$ f& Q7 q# T2 t2 O/ P
  4. *    功能说明: c程序入口2 Q/ d; [0 H& g! e$ e4 e# H
  5. *    形    参: 无7 U- I+ e+ O+ z* w' H9 @# v
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    & z5 m$ P% y& K
  7. *********************************************************************************************************. n5 V. _0 F) U5 G" R
  8. */
      U; P8 c8 ~& I( o8 v$ P( B( w
  9. int main(void)
    * F3 t0 }# ]- L, P0 b4 T4 s; h5 K
  10. {2 d8 v  I- {, i4 N/ \; v5 q
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */1 j& {' W) q8 E1 U  a

  12. $ U; u3 g' B4 B' v+ m6 v
  13. ) N+ p( E2 E  W/ X4 }
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */# M, |! a# A% H% `: r0 ]
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
    & F* L! f( @# T( c$ |

  16. , i% ]: V: i+ u3 V& @# p
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */5 n* d7 g, \$ s( A

  18. 4 A% G3 O. q& `& ]
  19. ( z; E/ P; u7 v
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */# t: h# S" K, A1 F; z5 p" S) U
  21. / ^- j' G/ ?1 h& F
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    5 i( o' w, p; J
  23.     while (1)4 H3 p; ?2 c2 T7 }, j
  24.     {0 ^& |; u& P: @$ z
  25.         bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */
    . U' D& t/ ?& e; M' \; L

  26. : u" E" w9 S: s) M
  27. 3 |7 C6 X: ^' {
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */. W2 v) {9 J; K) I3 \: T, p0 z# @6 b
  29.         {
    $ p8 I3 g, y$ O* C$ t
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    ; v2 R; P( F. H+ A' g$ g1 W
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    1 F2 s: K. q8 r* P/ D
  32.         }
    ; X& y# H) E+ j2 P; P* i7 R

  33. $ q8 W& Y6 r1 b, \1 D' V0 ^
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */, Q! g- x0 c. k: U
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)0 `& ?/ x$ ^  e$ f. t
  36.         {- x$ v+ g2 ?6 r8 A5 ^7 Z
  37.             switch (ucKeyCode)5 X% x+ ~  S; C2 ~- D: T8 U/ S: l
  38.             {
    ! n1 ]# c" h' ]3 a- O6 S
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    + d7 v3 x9 d' H2 V% x
  40.                     arm_cfft_f32_app();2 Z: q- M0 i# V& y5 Q5 V+ l
  41.                     break;5 p$ m  K9 R) m9 A2 D3 ]* O

  42. 1 l- }  ~5 B- Q% d; \" A( q& R+ T2 p
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */( \. v6 U- {4 c' Q" `3 {4 W" j+ T
  44.                     arm_cfft_f64_app();
    8 `+ u' N9 @0 l6 G
  45.                     break;
    ' R" f4 i3 v& d
  46. $ y' D1 t8 M* f: @* a  V
  47. * T1 N9 O# y! e/ J
  48.                 default:
    / `9 ]$ f# F0 F( x
  49.                     /* 其它的键值不处理 */% M" ~- J; h6 c
  50.                     break;
    ) f  n! w/ ~0 ~' O
  51.             }
    4 M4 |7 @+ \5 @8 t& }1 d8 @
  52.         }
    4 x1 r6 B# X4 j9 z& x
  53. : h' W+ o$ U" c, ?$ _5 ]6 v
  54.     }! \7 k5 z2 v& H- U
  55. }
复制代码

7 Z3 r5 ]  A- W; ?' }30.6 实验例程说明(IAR)
  W& S6 }  G' F1 Y9 V
配套例子:
# P5 C! c4 H- `! ]# I
. e0 l6 ]; J  `9 P8 r! QV7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
; }6 K6 K" E/ h1 F. L5 H
: P4 ~  w7 O6 H6 U5 \- z9 {2 h& y实验目的:
8 z+ U, x8 v3 t% r' v. {- ^( b/ Z. D/ y2 p: r+ k9 }
学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点
" p  z! O, F' ?; D
( ~( D& ~& c6 i6 l# W实验内容:
9 t& C' Z% A1 U- n8 g2 x& b' t, w- w; O3 e# a/ Z' [8 L2 q* t1 p
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
1 g' K/ a; c4 h3 m8 c2 u按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。% B. ]2 x" I! u+ T$ K6 h
按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。
- a; x, d5 h. i9 x
: {' k1 |9 t- {使用AC6注意事项1 Y1 ^' g! S. U

. X+ n2 w5 Y1 Y% W+ A, z特别注意附件章节C的问题
1 v. j* K0 |& p6 h9 C% m7 K/ b
( \5 K" }" z; s1 ?9 _# A上电后串口打印的信息:
" g1 y- f3 A% y# [& g) f+ \/ b8 x, \- a8 ?" N$ R) M3 O: T
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。! b. I- ^( O& z& `
/ s  L$ ], d1 n; @5 M; Y
4adc5a7bc756a70e790db70e96d2f961.png

& v% ~  P, R7 W6 w( `1 V; Q% g+ R3 d1 f1 Y7 H
RTT方式打印信息:* B* w- |7 ^4 h2 ^& T* k% k
0 k3 D4 g# l  l# V" d9 f# z/ A* W7 t# v
bb501e3a18d988fae79bb3d528354ec8.png
& v" I$ ]( b( G

9 n- }6 [+ L- k' c程序设计:
. ]: w2 ]/ Q& D; s: x3 _
# c. [# D+ h( O. I  系统栈大小分配:) G2 K: T' `6 H- S% O3 t

9 Q4 M; g% s5 t: F
8d431d2b5933b4c575fee14771ae26bb.png
; g! S, k& j3 Z3 K6 ^

# j" c8 s# n! }% L  e  RAM空间用的DTCM:
0 A3 @# g3 C2 s" m9 N: O
0 Q- o4 D6 W: e7 _2 N" p) B8 ]
b4f7a8e1d3ad8c821f8894a6c6f59d2d.png
& a& _6 H. y3 k) W) h( p, ?8 y  s
% O8 L8 z& h, O5 j* w
  硬件外设初始化9 H6 P$ d$ k. W  ^+ H* K* f3 \: c

2 B7 w* D- H2 O硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
7 r9 t6 F3 x! o; U& Q
  V; T4 k( V! V! @5 Y  ^
  1. /*
    9 Y" e3 z# L! J. F# W
  2. *********************************************************************************************************
    1 ?! @3 {# o9 [5 r: q1 \
  3. *    函 数 名: bsp_Init
    % q% t+ G2 R5 u
  4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次: l. G- a7 i; g0 @
  5. *    形    参:无
    , M) Q* Q! e0 E
  6. *    返 回 值: 无' O7 w1 {) `: e
  7. *********************************************************************************************************2 k. d+ p) C, Y) j
  8. */
    8 q9 k& L, I- l! @: w
  9. void bsp_Init(void)0 T1 U# V( Y3 U% S7 a
  10. {, C- W' `, A" l  W7 I) q" g
  11.     /* 配置MPU */9 z4 s! _) M1 W% M. T
  12.     MPU_Config();
    " C+ h2 o' f( W5 k
  13. & _1 W" ^7 z7 i6 n
  14.     /* 使能L1 Cache */8 G: B6 i/ a2 F% A  P' R
  15.     CPU_CACHE_Enable();1 W5 {" j6 t  d+ r1 K1 D; H: n: u, m

  16. / [# E& F8 m1 J9 n8 [: X
  17.     /*
    * u' o9 x" v  T
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:) |& X1 a2 \0 v6 }
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
    " ]/ z8 r) e. v: v! G6 C: Q
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。; Y  ]0 `2 ?* d2 W. B9 S- B
  21.      */% q0 k( }% e: D3 |) [& {
  22.     HAL_Init();  C. y) |. b. `( L" l3 S

  23. / j7 p; I) \8 V: \) O
  24.     /* , q1 w9 X. D  q% p
  25.        配置系统时钟到400MHz$ S5 V" X% N. [" o2 h) X+ r* f
  26.        - 切换使用HSE。% Z6 J$ w, |/ [+ o3 J+ x/ s3 j
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。0 W1 a; G7 }/ E- v1 F
  28.     */
    4 g. t" C1 P  k$ d5 u( E+ S! L8 C  o
  29.     SystemClock_Config();/ S# Q8 K& Z0 n! d, q$ h# m# v

  30. - G6 M* ?6 Y  k3 c* p
  31.     /* * d3 R, E7 H, H- R! p3 Z* U6 J/ {
  32.        Event Recorder:# n6 z# M; J5 z; [8 n5 j
  33.        - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。$ }" K# g0 M6 ^2 U% M
  34.        - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V7开发板用户手册第8章
    9 F. L/ `7 j4 L- O
  35.     */   
    5 n; |6 y, p4 l) x. P/ k$ E
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    # E  }2 @: ?* K8 ?! N
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
    4 C- l8 Z/ G$ D+ f
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);3 X; W* ~4 Y# w4 j6 q* I9 j
  39.     EventRecorderStart();
    8 {' r* r/ m4 |, Y- t% F7 o; M
  40. #endif
    % A* L" Y7 v6 c. r6 }' W$ d, _6 Y
  41. 6 }8 h& n5 {# G/ C, \1 o& D
  42.     bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    ) T: P( i2 t: t& l* A& F3 A# h
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */  W1 S6 |! i, T+ g& \) E
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */# Z4 k/ S6 ?+ k# y3 h! r  O1 W
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
    4 A" L3 @, l2 l" z7 N& H, @' W4 `
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    5 c+ V. m. Y$ h- p8 u9 P# D
  47. }
复制代码

8 }$ r+ n% B" S  Z) ~  O9 q  MPU配置和Cache配置:3 {7 `4 R1 f, `; s/ B. \
8 u+ t" h5 ^8 V+ s# j9 b  f; s
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。
9 [! u% d, Q, n5 y# d4 w6 d5 a+ i+ A3 i* x. T1 L$ D
  1. /*
    ( ?" o) J7 h1 q9 z* t+ V/ J8 A4 W
  2. *********************************************************************************************************7 y4 D7 z* M$ h2 B* \& q
  3. *    函 数 名: MPU_Config; p$ O8 Q+ v0 [% O; |9 s
  4. *    功能说明: 配置MPU5 Q1 v3 w6 _6 e- ]* `; O
  5. *    形    参: 无1 U6 u5 ^2 c" E; d
  6. *    返 回 值: 无
    + I4 S  @( r- E7 i  K
  7. *********************************************************************************************************
    % O8 x2 ^. T: _) a
  8. */- I$ y0 B5 J1 c: J
  9. static void MPU_Config( void )$ P! ]6 S2 q0 k( z2 j# F5 k* ?+ @
  10. {& B$ m. ~4 s% Z& E
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    ; r+ V1 Z3 P6 T, f
  12. 1 @' k' q9 i4 ^4 G' _/ B
  13.     /* 禁止 MPU */
    4 f' u; t( Y% Q7 T8 r9 n
  14.     HAL_MPU_Disable();
    0 y. C( z! @& R5 }+ g6 M9 i

  15. # w- r9 E9 j2 H
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    ! [% T  M2 W+ s$ \
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    - e2 ]( Y! l2 b3 M
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;, f* k9 B" g! U7 E2 `& L
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    $ e9 d+ K2 W# p4 C, g- I
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;+ D( r% q' {. w& }. B
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    ; Y- _5 z2 t+ w$ U7 ~% s& F$ ~
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;, [9 T% o& s0 C0 {* U
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    + U& ]5 v& }; b- X1 N; T7 T
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;3 [& L8 q4 ^+ w; Q! @
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;) j5 `8 K1 j: u- l( v
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;* b0 L" m$ U* r8 {6 P0 @0 v
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    * [; I) v. r( ]0 P$ K6 x' e2 U

  28. # ?2 V$ \# _) S0 f* g
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    & f1 O* K5 h8 z; N- I  E8 K0 |

  30. , I/ w# e5 ~. x) K) ]* T& K: K

  31. 4 S( }8 P, ]- x' z5 P4 |' z
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    1 C7 A- ~; R) q* X
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;  G1 K1 u& F$ K" O( T: b
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;9 V9 R: [! o; C) r
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    / O7 ]# v- y$ A& y; ?& M
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    - }! t5 k. c, l7 }4 ^+ x! D
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;6 d" a! X  ?; u7 b% a/ E; Y
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    1 X4 `$ D) x" U" B2 g6 Y
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;& V  U" {" ^0 L
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;' P# b+ S' D7 h" n" z5 ], y  v# ^4 r
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;3 l2 Q- A$ P& V* r
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    # j9 m2 Y8 l( F9 G& X
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    : j! E( u, L& q3 f" }

  44. + _$ x- N- @( ]! S, t' v
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);* U7 q! ~) O/ y8 e# _8 ^* o- p
  46. ( Z/ |5 [" W- k% N2 f; z& w% P' x
  47.     /*使能 MPU */
      q" n5 y2 w/ O) a- o$ q% e
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);, x1 _8 `# Y7 C% k# c! s# a
  49. }
    6 p4 I5 }) B$ p& r  R

  50. ; ^: C+ {* X1 r
  51. /*
    9 h4 V: k/ a: t3 {. M# b9 ]- T
  52. *********************************************************************************************************( w9 m8 J$ Y; h
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
    & N/ F0 m5 U+ q( X' A
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache) n8 f5 N; u# H. D, O( }
  55. *    形    参: 无
    - Y9 o. F4 ^, Z6 O/ m7 v
  56. *    返 回 值: 无
    8 s! ~4 n, w% j( J5 e# I5 |0 E
  57. *********************************************************************************************************
    4 M; `: C! t) h8 e' W+ f
  58. *// S: A% s& J+ S; R% G
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    1 s/ ~7 d2 t# C" ^6 {# f- I3 s4 L
  60. {
    ( E& v. A0 u( `4 _2 Y
  61.     /* 使能 I-Cache */+ d& H* ?9 A" e  ~8 N3 w0 {
  62.     SCB_EnableICache();0 z4 o; |4 ^- }# i% ^

  63. 1 q$ l- {4 s. I$ T, u
  64.     /* 使能 D-Cache */, K6 U3 X5 l, E/ [! u: b2 ?
  65.     SCB_EnableDCache();  {( h. t! y+ {+ G* r
  66. }
复制代码

: N+ |" ]1 j. _* y/ G( A  主功能:
. a, L: h9 T! X: C* t) v. j" B- i$ D6 g8 m; ?! i8 J" n: T7 m
主程序实现如下操作:
' r' K8 a% H8 Y4 Z2 r5 O$ _9 J# s5 Z* B
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
% c  N* D4 C) v/ [ 按下按键K1,串口打印1024点复数单精度FFT的幅频响应和相频响应。
, x/ s4 u% X' |7 u6 J+ W( i$ c 按下按键K2,串口打印1024点复数双精度FFT的幅频响应和相频响应。  P" [& r' v) E' h# B
  1. /*
    0 }! ?. h/ ^4 Z$ e- {
  2. *********************************************************************************************************9 s; g- s' D6 ]+ E1 z
  3. *    函 数 名: main1 i" l% D0 n- b4 l
  4. *    功能说明: c程序入口# M9 X& T/ E) s7 a" u2 j% v3 p. R; P
  5. *    形    参: 无3 `- h( l+ j0 R4 o: e
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    , @9 A, k2 V) F) c" X) R7 L
  7. *********************************************************************************************************
    * v9 f. p& z# V+ P
  8. */1 D) f0 h. I- M4 e3 w+ x% k
  9. int main(void)
    6 m, A+ r3 [+ E8 d8 G0 K! M1 l  m
  10. {+ ?; M$ J3 K5 t6 w1 ]
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */* T' e# e; x3 U$ h8 k( H+ q8 z0 A& K. w
  12. + R  u4 T% E* R0 s# y0 m/ I

  13. 8 w. c. j* x! G6 i( o' \
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */+ Q+ r" R( Q* V$ I( G) P
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */7 g, P- Z! V$ f5 _0 g, Z; g5 n( S* O$ p
  16. 0 I2 l1 L' T$ Y7 h
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    4 M% C0 {9 O2 Q! t3 t

  18. / ^7 A% m$ t" }2 f1 M: S) r1 ]
  19. # B1 N& x" _3 M5 V3 L# L6 y
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    4 m2 k, a( V. d' U" r( X

  21. 0 I3 N" q( M9 Q
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    4 s8 y  v' @) g) s& t) l
  23.     while (1)
    . n3 o  e5 k5 s/ y2 O/ H1 I7 p: g
  24.     {6 m' y& B) z9 A; }
  25.         bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */* Y3 B( J* }$ W8 q/ t: r% o! ]

  26.   _* ]$ B9 H! ?# R

  27. : r% \% h) a* g
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    2 K1 J* f) {) H# D( \# x/ \
  29.         {- G! l, V8 Y$ \" q
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    # m+ p% Y" ^* j& |3 a! q1 M
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   ) E. F1 v, g$ A, A
  32.         }7 h* z6 W0 A( t6 e# \1 l

  33. 3 H( d! R- |/ ]( H
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */1 k8 @6 P# j7 i
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    + L  E! r9 a4 Q' M7 j9 G& @4 C
  36.         {+ D. o4 t5 I0 \! o( y; `9 l* k
  37.             switch (ucKeyCode)
    , g9 l* j* j) P4 p" Q7 u( ?
  38.             {
    8 |3 T& Z+ i. `& G. j0 \- D* A' y
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    " N  G7 D( S. ^3 n
  40.                     arm_cfft_f32_app();% z  q3 x( x- |
  41.                     break;
    9 h/ K+ f$ s! l  r3 `* O

  42. 6 ]* B6 M$ j( o& U9 \- ^
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
    ) b  z# \1 D" Z
  44.                     arm_cfft_f64_app();
    8 M* l7 G1 C6 L" D7 B- F& ?) X( B
  45.                     break;8 f) E. ~4 _5 ^1 m' x, W8 w
  46. 9 M0 Q( R' k9 K& f: x- L
  47. / k3 |8 Q- C/ {/ x. j* e
  48.                 default:) o, W6 o0 B) y0 b/ R/ r0 G
  49.                     /* 其它的键值不处理 */4 g$ W+ u  b; K8 R
  50.                     break;
    $ m1 G, b3 L7 L# p$ q
  51.             }  s0 r0 f: @% r
  52.         }
    : y; P; L$ G6 X) L+ I
  53. # }1 F9 _0 i+ U
  54.     }
    # ^: @! ?! o3 p& V/ e* f7 ?  ]
  55. }
复制代码

9 E! l8 r1 w+ h8 [. M30.7 总结2 P! K+ }$ D6 T7 B- e# g
本章节设计到FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。
" N+ k: I! O, K3 m, f+ S5 t# Y0 r6 f5 p" X
5 T! j. ^  b" n$ b$ M. x' H; ?

: @6 [( B. ^$ L; T
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