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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
3 m' X# d; t0 F' [9 F  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:
* e' S0 D2 T1 y& |, D9 gEarlier 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." [2 y( m/ \0 |0 p% ?, O
DSP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5 v) Y" ~3 Z- U: b% V
30.2 复数浮点FFT说明
! d) Q; v5 m" N0 ~5 A! K30.2.1 功能描述

7 ?+ C6 A$ r/ o0 S+ A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。
0 S: t1 ]( }8 h6 G
  B, A7 `( \8 I. ^30.2.2 浮点FFT; `1 O: w/ @8 f5 J: z! r
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。; h# |! z1 J. T( L/ x$ J
+ M: q! ?; }' K
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。. U% h, t2 v1 B( N9 K! b8 {- \
& g3 t- _1 k8 k/ w$ m0 e  Q8 E
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:- R" v" W9 N% F
  L0 ?) `" p' F, r8 \7 F
arm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len64, pSrc, 1, 1)
8 }) z& O1 A2 B4 _( U
0 g- g" }: Q  s( _- [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。
4 t3 D8 F' _' n+ C3 L% d0 x& h1 J: l& o) g9 F# F, g
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。
. G; g: S; C; I) J+ T9 L' h. s
4 p8 ~; G9 ]- H( y30.3 单精度函数arm_cfft_f32的使用(含幅频和相频)" H" r8 ?7 G. m' @4 }
30.3.1 函数说明
' M& X  K: ~+ k% }- t9 T
函数原型:+ [- ]- O. V0 q' n3 K% G# X

+ q' g+ g( x7 a: p5 R3 V
  1. void arm_cfft_f32(5 b2 b' d+ [5 n4 K: H% Y5 {
  2.   const arm_cfft_instance_f32 * S,) A8 T2 y/ W$ P0 v5 R
  3.         float32_t * p1,' \" Q$ w: L2 b- e7 _
  4.         uint8_t ifftFlag,& o0 t7 ]: |4 v' m+ H, {% [2 ^
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码
4 ~1 [) D& q  t) u9 Y- }" W
函数描述:, L. e7 r* r' f

3 O  i- |/ }  K- X! V& N这个函数用于单精度浮点复数FFT。
3 b" f0 O' L7 g
( V6 q$ h* \# l. V) P' N" m* ?$ u函数参数:6 J( C& M4 V5 V. @
1 U8 n. a1 ^% h- R
1、  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:
; O4 }/ V3 }2 ~
# C8 b+ \2 A4 x( o( }  arm_cfft_sR_f32_len16,16点FFT
3 X$ V* L) M8 Q, o  I* h, T! D  arm_cfft_sR_f32_len32,32点FFT, q* H2 k# X4 o
  arm_cfft_sR_f32_len64,64点FFT; ?. g' [, b+ A: N5 A
  arm_cfft_sR_f32_len128,128点FFT: D1 g; D) v7 V2 h: z
  arm_cfft_sR_f32_len256,256点FFT* T( [$ t; i/ o% L' }1 S$ Q
  arm_cfft_sR_f32_len512,512点FFT, F( [' J) L. q
  arm_cfft_sR_f32_len1024,1024点FFT
, |) A( Y3 p/ e* A0 W  arm_cfft_sR_f32_len2048,2048点FFT% _- j5 X+ ^$ }) s9 K; m( ~
  arm_cfft_sR_f32_len4096,4096点FFT
& g9 }, e: _" @# A. T! L2、  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。7 e; s) O  T/ [/ g8 ?) a
$ M: d/ b' S' \& y, V+ D  O7 g
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。4 w) {' s2 ~  x
( H0 X' k4 ?  A" s6 [
4、  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。
) n* h9 K% G/ {5 j/ ^! x. F5 w' Q( K7 p* i7 i0 Y2 k  x
30.3.2 使用举例并和Matlab比较1 N! i& u7 o, r5 T( h$ M) [- K
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。  o$ b% Z2 K$ s0 s* c0 ~

3 j. C0 O9 j& z' ^4 M, j6 L
  1. /*
    / {. F% e2 ?  r$ U/ b2 T. W
  2. *********************************************************************************************************
    3 w9 \8 o0 a4 {0 d6 V: l
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f32_app
    7 `. ?+ q8 ~8 H0 h) b2 N( T
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f32计算幅频和相频
    . c9 k! c) N0 @$ v: s2 X& ~9 u" T
  5. *    形    参:无7 d# \1 O9 M) a/ V
  6. *    返 回 值: 无
    2 j3 d7 `* o9 G
  7. *********************************************************************************************************
    % H* y% B) K+ `0 H: H
  8. */' d6 O3 d/ v! l5 i6 O) C9 L) N
  9. static void arm_cfft_f32_app(void)6 B2 {* D. V6 Q* U
  10. {3 x% o1 a& q* z8 A6 d
  11.     uint16_t i;' F% o" ~3 I* {' v
  12. 4 A+ \8 t) q& {: t& N) U/ F
  13.     ifftFlag = 0; + @; B" E* d! C. S( ]; O0 r4 q) D/ i
  14.     doBitReverse = 1;
    ! ?! m1 G, o: H$ U  e5 U1 s" d* A

  15. + Z9 X0 f' g$ R: j
  16.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
    & G7 w4 T7 }/ l- C
  17.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)* z. \. X% c7 s1 I% Q
  18.     {) I' e5 s: y  ?- v2 x. ~5 P& v) Y
  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° */  [5 u" Q0 W/ p7 a! L! k
  20.         testInput_f32[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);7 p; h6 D- V: v* U* X& A: s
  21.         testInput_f32[i*2+1] = 0;# p/ R9 n9 i; I  `9 _1 f  G& C
  22.     }
    5 c' Z# O: _1 ?

  23. ( E, X7 ?& M3 Y6 c# V
  24.     /* CFFT变换 */
    9 q" b; [- b+ ~& o# y9 }" }
  25.     arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32, ifftFlag, doBitReverse);
    ' P* u, y: i( k: e$ w9 E: z

  26. 1 d( T. E! W; N4 |/ }# C9 r
  27.     /* 求解模值  */
    . G( h, x+ e( d' V( _
  28.     arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32, testOutput_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);% P: L/ J( S8 d  C! \) N8 A

  29. 9 D# Z5 A7 z4 l$ G9 Y2 p
  30. ! M# V" c; p8 {5 s
  31.     printf("=========================================\r\n");    7 h5 x  ?' {  E. w

  32. 5 D0 W: w  T& N' c
  33.     /* 求相频 */2 l- `7 r* ]# j7 w
  34.     PowerPhaseRadians_f32(testInput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);
    4 n( p  U$ c9 p3 \
  35. ; F$ |! I6 \9 y) m9 f& t
  36.     /* 串口打印求解的模值 */2 R' C% u( ^2 ?9 M! J, U; o. x1 w. Z
  37.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    + W' V' H! Y6 |+ B
  38.     {" `! Y. f, s) ]" W* d
  39.         printf("%f, %f\r\n", testOutput_f32<i>,</i> Phase_f32);
    * I/ z2 _4 J& o9 L! t7 h+ F
  40.     }   
    / \) p/ j- E; @: G$ s0 |7 X8 u
  41. }
复制代码
1 a# i) Z6 P$ ^, U
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。$ z  V% j5 X, H4 B; x! X
, ^& M& y8 _5 x/ ?4 P' X1 f
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::
# k8 N7 e+ p( o4 I/ p8 h
9 d8 B: C( |' W. Q8 ^- m
  1. Fs = 1024;               % 采样率: A0 e3 U0 y8 c1 ]: A
  2. N  = 1024;               % 采样点数
    0 g: \& s% D* u9 ]% Y  P% B- @' {
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列0 P% }7 Q8 {% }7 Z/ p9 Q
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列  s6 |+ F0 _6 a# K- @! T
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率
    ! E% S5 z0 P& C# ^6 p% }3 M6 t
  6. 6 |; l7 ?! H$ `' R# M) [( o
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成( }; d: z# Y" X
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    8 a1 I( ]' a1 |- [( }
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    7 g! @7 I4 t# |) o% E7 t
  10. Mag = abs(y);) H7 Y; ?2 c7 X8 X6 i; E

  11. 1 M. {; Z  o- J
  12. subplot(2,2,1);
    + A% |- Z/ h! r& [" [1 X
  13. plot(f, Mag);
    3 h2 g" b+ @* H' Q6 S
  14. title('Matlab计算幅频响应');
    / n3 @; R) G% ]
  15. xlabel('频率');9 J7 J9 l% c/ Z8 y
  16. ylabel('赋值');
    , \1 g2 M' p4 z4 T! ]5 Q# Z$ z

  17. 9 r7 g8 L' B" }$ j$ Q
  18. subplot(2,2,2);. l, x/ |/ m' G, W- E
  19. realvalue = real(y);( u: S, P( k1 T: ?
  20. imagvalue = imag(y);1 J: }4 U/ D4 W' d) a; O( J
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200)); ) U% o! O2 K- `9 z8 E0 `( `- W
  22. title('Matlab计算相频响应');" g0 g1 c8 j6 W5 |
  23. xlabel('频率');! a! ?# Z- D( m, q# `% u0 S; G
  24. ylabel('相角');/ V6 d! R. l, O. q# Y

  25. / }) C* f- B6 T7 Q. n
  26. subplot(2,2,3);
    0 {5 N6 u  Z& R8 E! E1 X# ?
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应! i, P+ c4 n9 b1 `
  28. title('STM32计算幅频响应');
    3 ]7 m* P0 v6 H- `$ d; D* O# R
  29. xlabel('频率');/ A) w. w1 }% t$ W5 @4 H. X7 A
  30. ylabel('赋值');
    ) A( ~+ m% }0 G

  31. + B9 Y3 C8 ?7 Q3 C8 ~; K
  32. subplot(2,2,4);
    . L8 x  ^8 v& y. f) R, d
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应2 {: _9 q3 V% o/ N
  34. title('STM32计算相频响应');' C* R7 _$ i/ P3 {+ \8 l% Y; Q
  35. xlabel('频率');
    2 T3 C# v# z4 h3 J! C- u
  36. ylabel('相角');
复制代码
, N- ?2 S) o! l$ U
运行Matlab后的输出结果如下:
9 Y4 ~: V' @& ~  R# Z. t0 F1 O' u, e  `4 q% V6 i8 X% _0 j7 W
016310ca731a920e59d2d124c5059ea3.png
3 P4 g5 E8 B7 D
# d: C. V# Z# F) c9 y8 d( ~7 f$ U
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。: L$ F- i3 n) s. }
% R0 w6 [2 X4 Q! e+ Y
30.4 双精度函数arm_cfft_f64的使用(含幅频和相频)1 L$ ^2 v- f8 y5 b0 ~- M
30.4.1 函数说明
+ A: Q0 ~. U3 m; n7 O' b3 J/ f+ k; A  C
函数原型:
; W$ L, t7 J8 y7 e8 E0 J# [# s0 X7 z
  1. void arm_cfft_f64(
    ( X5 K$ {" o- {3 f& I
  2.   const arm_cfft_instance_f64 * S,
    $ {* f$ v8 v- p7 d. M
  3.         float64_t * p1,
    9 N1 E( |* v5 M
  4.         uint8_t ifftFlag,  ]) \2 F1 `- n5 ^$ ^0 l
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

1 \  Z3 \; k( o$ X5 h函数描述:/ c2 T7 h6 L7 ^2 @. E% S

& I3 `4 w; ?0 O- [& Y, ^这个函数用于双精度浮点复数FFT。/ G8 M4 A! e: w7 C
, j7 H1 H, g9 o
函数参数:. m0 t! `8 I5 V
0 T& M+ F8 _* z7 l4 R. V/ u2 ]
1、 第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:7 Q% L5 P/ }! T2 O. W2 l! I( g  P6 W

! W6 c5 g% {5 K2 U0 M3 i  arm_cfft_sR_f64_len16,16点FFT
( c: |+ u* x8 c1 k4 P& T  arm_cfft_sR_f64_len32,32点FFT
3 Q- [& w) [5 u5 s  arm_cfft_sR_f64_len64,64点FFT: T* E8 @: F& U$ D
  arm_cfft_sR_f64_len128,128点FFT0 z% N- n: K) b6 ?6 v; _% u
  arm_cfft_sR_f64_len256,256点FFT
+ M) ~0 K% S+ N$ l* W) A4 C$ w  arm_cfft_sR_f64_len512,512点FFT. {8 x1 R7 \4 @9 o! ?7 W; B
  arm_cfft_sR_f64_len1024,1024点FFT
8 M. o2 S9 q* L! \  arm_cfft_sR_f64_len2048,2048点FFT
- `2 P& E6 J: H) S5 H; p8 c  arm_cfft_sR_f64_len4096,4096点FFT/ N  X3 h8 E7 O* I+ |3 {2 A7 W
2、  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 y* z, E9 r8 N" f- M$ v
! [$ h( f8 c+ Q  U
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。
' C& ]2 K' y9 J& Y0 _+ h8 L- m! v0 i8 `2 B: ^
4、  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。
6 s' |6 A% C" }3 x) K6 ?7 l; p1 w; X$ P( Q, v$ V
30.4.2 使用举例并和Matlab比较
: o$ F, s* G7 V7 s+ J2 Z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。2 V3 Y% u1 p% y: w
/ @) A) w5 k* t2 i9 b' `
  1. /*
    . D  g7 ^1 [# F. V' O
  2. *********************************************************************************************************# W: c5 P- R3 v$ n) B/ [2 o
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f64_app
    0 V/ t) k* b8 A, _% q
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f64计算幅频和相频
    0 `/ ]: ?2 ~& ~! k
  5. *    形    参:无
    , m3 B* `$ {0 f) m
  6. *    返 回 值: 无
    ) O1 R& }" O$ k) b' a
  7. *********************************************************************************************************
    ) K& F; D' X+ d6 Z; a" K* g* @
  8. */
    1 f$ z! ?) x5 b. R' {& I" F( Q
  9. static void arm_cfft_f64_app(void)
    5 Y+ v: k. x8 ~- B5 A! m4 e1 w
  10. {
    ! k, Z! e  t; r  a
  11.     uint16_t i;
    ! F6 z  I9 t( G5 X; v
  12.     float64_t lX,lY;
    9 Z9 w4 D) C8 k8 v9 H
  13. & o) Y- F2 ^7 B) h
  14.     ifftFlag = 0;
    ; S- ]  u+ }: T1 y4 N7 U
  15.     doBitReverse = 1; ( _* q" g2 N4 k4 A: F5 s

  16. * }3 h1 i+ o' R1 b( [1 N+ _5 {
  17.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */2 Z; n9 A* \5 P9 W2 |7 \* R
  18.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)6 b6 k8 ~/ T/ {6 L; M& {
  19.     {. @7 g7 s7 q! C6 N  }
  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° */
    & l# S7 o+ L6 U% N# f5 |7 `# J
  21.         testInput_f64[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);
    6 c0 J! }& i; n/ ]) `+ c0 g  B' C( a
  22.         testInput_f64[i*2+1] = 0;
    . v4 h! f( B7 Q: w( O% \% z1 o
  23.     }. b" E  V. h7 [0 u4 H

  24. : s+ F0 {" s0 {% f
  25.     /* CFFT变换 */ ! ?$ I" u0 J4 X' F$ D
  26.     arm_cfft_f64(&arm_cfft_sR_f64_len1024, testInput_f64, ifftFlag, doBitReverse);
    2 M4 L; }: \/ k: U5 s5 W1 e

  27. . L0 w* [* |" r# k
  28.     /* 求解模值  */ ( p3 j2 \$ `; E( q# c
  29.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    ' N$ }* J& q* C% j; D" q1 c
  30.     {% Y. w* ?8 F% O) P2 D0 _% A6 m
  31.          lX = testInput_f64[2*i];            /* 实部*/
    " }" B# l, |* K/ j7 G$ R" r
  32.         lY = testInput_f64[2*i+1];          /* 虚部 */  , s, K8 m) |7 a) U, b$ T
  33.         testOutput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */( E* m/ T$ S; y6 {$ ?/ h. h7 s8 v
  34.     }5 Y% u7 M+ D, \5 J8 `

  35. , ]) `* i; F& x. T, x
  36.     printf("=========================================\r\n");   
    # C. V. o* k, b8 Z" H

  37. 8 p8 x6 Y% x0 A/ ^1 H9 _
  38.     /* 求相频 *// w+ Z: l$ c, P/ X  S) A( I4 _; `
  39.     PowerPhaseRadians_f64(testInput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);& R' [+ E( y& G

  40. 0 H9 V( Y4 p/ I- I+ i7 C: r3 B
  41. ' c3 A& E  `- r
  42.     /* 串口打印求解的模值 */
    * V7 y: x1 u0 s4 u
  43.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++); ?5 p9 E8 m& m* t3 J: U( t$ Z
  44.     {* ]  A7 E; \. ~8 m( P( q4 L  R7 b" I
  45.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutput_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);
    ' g. [' t0 g9 O; \+ J" D" w3 N
  46.     }    ! G( o( U( Q9 w2 [7 c# U, Z+ Z& c

  47. + r/ z3 Q$ h3 i& C9 t
  48. }</span></span>
复制代码
( Q) Y) C1 D3 j  v5 i" Y& H
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。
) l8 [: I/ Z7 l9 r1 @0 g6 ]
6 T1 Z% ^- f! g5 n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::
) d  a' X+ l* x! z
8 X7 g* S( [' q/ M/ p4 Z% t0 p7 d
  1. Fs = 1024;               % 采样率. R& q+ S2 [6 I! j+ J' X% M1 P" \
  2. N  = 1024;               % 采样点数
    " T' ?& i; L; W0 D5 G
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    ; w/ m7 J! y: i6 b: o
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列. `! m$ T* s0 `( [- b: t, Q
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率0 I- z/ g8 y- b
  6. 9 R, c" u( }& o" V8 u: U
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成& g4 w" Z- w- F- G# x3 N
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  " q$ ^% ^* z3 |# I& q5 L( @; H) k4 [
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    * p& e3 v: L2 l3 P! \
  10. Mag = abs(y);
    " e& I+ a: J+ I! O5 G. V
  11. ) |9 J0 j2 Y* n1 p: J3 ~
  12. subplot(2,2,1);$ s$ u: ]4 F# ~: `- e# L* H
  13. plot(f, Mag);
    - H) Z, I/ w; R! L' b0 t: Z
  14. title('Matlab计算幅频响应');! F% b0 Z/ F7 k, t/ L5 B
  15. xlabel('频率');
    * ?  d6 m4 h" t8 r; Y
  16. ylabel('赋值');" z5 L9 \' f. |* g1 r9 Y: [9 |8 g6 {
  17. ' I! Z) @) Y3 h/ ?
  18. subplot(2,2,2);; w  p1 E, c1 k0 f2 [
  19. realvalue = real(y);
    / R8 C/ c" C1 G  j# q& N
  20. imagvalue = imag(y);( _  D' d6 u& |; Y1 N# v
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    2 X& {. i: W0 E
  22. title('Matlab计算相频响应');
    ' j0 O$ L1 i; ]: \
  23. xlabel('频率');" P* x+ R! W- U, v. F
  24. ylabel('相角');
    + K4 |8 [+ T9 E8 Q, ^

  25. : X, n2 ]$ s( G" ?6 a' [
  26. subplot(2,2,3);
    : I' f# e  {, K2 G2 E' a
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应4 Y* i4 a& }1 c& y
  28. title('STM32计算幅频响应');
    1 b4 i  D- d. Y0 I+ T! v1 j$ g3 m
  29. xlabel('频率');
    ; ?' k5 c6 m' I, ]
  30. ylabel('赋值');, E5 e' f) Y! K) D

  31. 3 E' t: x0 J4 d- L* a2 @( n; s
  32. subplot(2,2,4);: H- t8 Y$ t/ |
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应0 q# T% C; ]2 j
  34. title('STM32计算相频响应');
    7 {7 W8 N+ A3 W+ ~5 a- \
  35. xlabel('频率');0 E$ q: H; N4 ~+ u
  36. ylabel('相角');
复制代码

* Z+ [# w7 b3 @运行Matlab后的输出结果如下:7 J3 x: X' ]- ?2 `
8 |- G* k1 b" r# \
52cc206587db0682a52088a4b86b74a7.png

+ N5 X5 O, o) _" a& c7 r" V8 U" h  h# T) B$ Y% O$ p
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。
0 J. a+ j/ i+ ?$ I
( \& u) r& n5 {  ?. i30.5 实验例程说明(MDK)4 ~# Y7 G+ i& V) R3 X. v
配套例子:
7 T1 u0 b6 ]# J/ B
$ P$ k* A; o4 k  aV7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)' |. U  a6 n6 |
1 Z& }; ^9 p( z6 J- l
实验目的:
! R4 b# g8 x! ?7 _3 A8 r+ [! ]8 ?1 ]( E9 M7 a
学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点
7 {, f% w* L* R, x2 v9 U$ C; P2 j  [  R
实验内容:
+ w! l( E8 d! l$ ?6 C, h( I& a' B+ V
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
. J1 D- v& g/ i- J# J8 ]5 I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。0 h0 a( \& W3 [" ]4 M
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。
+ c, _( P& T9 \" I; G& K! F6 E4 k/ k; ~
使用AC6注意事项
$ v+ q$ M! G1 @2 `  `! J
) ~: H$ [+ }. f& y特别注意附件章节C的问题
: g3 S4 y- x) e! q' I" o; T8 A) X' l
# u7 m) H5 T/ @& e上电后串口打印的信息:: T# X, p6 V6 ^8 j' C; t% z- X7 D
2 ~0 C$ n8 s/ e6 M- G
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。& P6 y8 a: t8 x! X9 a3 M) h1 n
. R$ ], x* }& V
cd890e0dfd3b1b8ef8739e8fc4f01506.png
  s0 t) l( m0 U2 {* G/ y
- ]2 S3 e' O: ~0 c) V# }% D1 T
RTT方式打印信息:
4 @7 f8 z0 u8 |$ m8 P5 N
9 e8 }2 t% _0 E" ^
3e0904c0bc6437129747395634ee984c.png
) X# g6 |" M. k( U: [
" Y0 V5 f( V2 ]' a& @
程序设计:
6 e+ E8 a0 D! {! W9 G- s" B" v. S) W! Y( V" S
  系统栈大小分配:! ~5 ~% y9 n  U) M" l4 ^" b+ F' z
+ {8 e1 d. t; y4 C
48fceb9a7ee8270c0994ee790dcf8ade.png

" H3 w: n8 i8 G6 E# A) U' j6 v' t. s& L  W
  RAM空间用的DTCM:
/ @3 M# [" U4 y# Q+ E4 d: |6 L7 q( Q) L) c$ h# Z
087136cc201250628a295aceefc51c8e.png
' ?0 E6 f+ V' F5 o' w

+ F9 G0 I4 e4 P4 {+ _$ N3 H  硬件外设初始化; _; W2 _6 B7 m3 u' z4 S

0 E; z# a3 x7 \/ P硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:, F4 B# y. a  S) p7 f
. H' ~4 f8 V  @
  1. /*4 T7 ~* F/ Q* q: }6 g9 C
  2. *********************************************************************************************************4 e) U' X# {2 Y
  3. *    函 数 名: bsp_Init
    & Z9 ~: f, A. K  M. A( S. d
  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
    1 |8 ?6 z$ X! z: c) T
  5. *    形    参:无
    6 U( i4 x1 u. q. t( u
  6. *    返 回 值: 无
    ( D0 n9 c. i! o! ?
  7. *********************************************************************************************************# d0 R* G9 P( \1 W% e/ O7 B
  8. */7 ?( Q9 Y" E: o  l0 R
  9. void bsp_Init(void)
    # J& Q6 y! X% o- O6 w
  10. {
    & s9 V  t' a" O  u. I) ~7 u# F
  11.     /* 配置MPU */2 z) }8 E' j$ M9 n: a
  12.     MPU_Config();& W( Z1 a# C! |$ o& z4 [( d6 }
  13. 1 `  N; Y1 p5 w0 _. J- w: |
  14.     /* 使能L1 Cache */! x% r1 }: U, w1 F. Q0 P9 `
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    7 U/ r5 q' s9 Y% q  _
  16.   ^% N: I$ B. I5 F
  17.     /*
    % y& V4 S6 q0 q
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:5 r: t7 p4 N; U1 i4 V, B7 h
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。9 \$ \& z! [! H& }# [, K
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。
    " O' }, T* g  o6 i! ^4 [/ r
  21.      */0 K# E! y/ r% ^- |
  22.     HAL_Init();3 t# W* V0 X' Q) Z8 l
  23. # a* R' X" P8 D
  24.     /*
    ' d9 Z* Y1 b# a  Q
  25.        配置系统时钟到400MHz; T. G* m# [5 z! g  K
  26.        - 切换使用HSE。, y# H+ }, ^) v- t4 L
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    0 U- [' e1 O9 i, M- G" @# F  U
  28.     */2 ^. _4 P! r' j( |* n3 q
  29.     SystemClock_Config();
    ( [& }: F: I; q4 C. B6 {

  30. $ v- j8 ^' r/ A1 u
  31.     /* ; c  q* ?; O; o& ^& S
  32.        Event Recorder:
    " A9 }# F2 I5 p7 i% Z& G$ F! q9 S
  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。
    " Z$ w7 i) h% N7 o/ O
  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
    7 U/ `" ^: R* s
  35.     */   
    # g) E( i, _7 C$ X; M
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  
    . R& M1 @- C3 {  ^0 ]
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */! w, k1 p' ^. e/ ^
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    7 J# b+ I' ]5 x
  39.     EventRecorderStart();
    * X8 i" a6 m6 T7 c( z+ D, x" ~7 U9 r
  40. #endif
    " X7 G% q9 M- O- z9 L

  41. & X. X* V3 G* a! k1 q- q' o
  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 */
    ; U- W. Q- N9 ~
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */2 E2 r7 z8 b9 {% [* ~" D. @4 _
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */' g, W0 A; ^6 M+ e
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    4 u# e* s( `- F, _; q6 a" d
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    3 ^/ _8 x% p5 _
  47. }
复制代码
( Z; A2 f3 I' I* N9 g5 m9 w
  MPU配置和Cache配置:
6 i7 a% s( T7 X( ~$ g' v
4 J! d5 x; U7 s8 U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。4 m; P. o! d5 R! d
: J% t+ [( f5 _+ v0 R1 C, t5 t/ Y, j- p
  1. /*8 m4 r: z6 {( k: P0 z# B
  2. *********************************************************************************************************
    * G2 ?, `4 i: x  v
  3. *    函 数 名: MPU_Config5 b& X" y2 u  O( N5 m& g: g2 q. ~
  4. *    功能说明: 配置MPU9 O, f1 l* \7 v" _, G
  5. *    形    参: 无: U. e& _3 v! o  l/ j; }6 R3 t
  6. *    返 回 值: 无
    % z1 T8 L: K# x0 k
  7. *********************************************************************************************************( U5 ^  U; y2 R+ y+ _
  8. */
    . |! N2 Y* Q0 X$ f/ H8 F/ I
  9. static void MPU_Config( void )
    # B* J+ |0 i+ ~
  10. {  S$ M) C- M& ?) r+ o
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    & U1 o" }1 [* j/ D" k% Z

  12. 5 x' C" h/ ^- @
  13.     /* 禁止 MPU */5 g' G  a) H& u* }4 ]- m+ q( X/ o
  14.     HAL_MPU_Disable();
    ) I3 O2 q6 g. [( b& F- h7 M! R

  15. / P0 P# e: a+ f4 ^# n
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    : d4 `6 G9 p& O) S. ]
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;" J% \! S+ d' J3 j4 e) g- M
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;9 L% b5 D+ K1 x! P' K
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;% p% i9 p# f! i5 a: E
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    ( E) u3 T8 b" [) }/ {) n- k
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    * l: ?. F5 v5 K2 M
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    ; c1 o, u, l8 E. j2 I" w
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;4 d2 o$ I3 l0 Z9 n: Y6 A2 `1 p
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;7 V( E, U1 L7 K$ |" f
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    5 y  T& O6 l3 q% A; S2 Z8 `, c
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    . c* K5 m) d2 K: L4 [" F
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;4 E1 f! H4 F0 x$ `$ Y* C
  28. / W/ Q' f! X. ^( j, K
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    0 J+ o9 y& @9 Q2 `

  30. ( E# g' m7 V1 _6 s; H4 _: j
  31. 5 J% w& C' |' Y
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */- v1 d! ?* r, F" S# w1 D7 G9 M
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    5 }5 O" p: t: L
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;$ x; @2 k7 L, n6 j: Y! ]' N
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    0 S- Y: }6 P/ E
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    5 p6 n9 o, t( ~. g0 B
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;9 _+ g; o9 M* z2 u: Q" |7 g) ^  n
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    , p2 x0 u! C: C8 X  V5 n
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;# u7 S9 p1 J% n& M
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    - O; X% R9 f" n0 g, j$ v
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    4 d# C6 J3 C! D- M% Y" y, m
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    2 w7 q/ t4 w. F3 K
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    / _/ \5 v6 @- U* b1 a# t( ^
  44. : g; D/ B7 }$ E4 F- T1 y* s- h
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);1 _" M7 }6 V& a! P
  46. 5 a6 l- V0 _+ o# h% o& m; {
  47.     /*使能 MPU */
    7 A. M; U+ t% K% x: j7 E
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    ; c9 |% K; o2 r  m
  49. }: W, \) j( _( J5 ?7 U6 e9 R8 D1 m

  50. ' n+ @8 O5 _/ X+ ?4 p3 D
  51. /*& V) n- B1 V6 q8 n6 v
  52. *********************************************************************************************************1 B" ^+ f) _* S- i0 D" Q9 g8 B
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable% m' |/ R( M/ d7 m
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    5 {2 F" ?" J0 I/ S
  55. *    形    参: 无
    + N2 u4 l) r( U4 ~: _; @) i& a
  56. *    返 回 值: 无- m$ [* E5 T6 p5 }  \
  57. *********************************************************************************************************
      a5 u, m% y" u+ y
  58. */
    9 R& n  v0 q$ j$ m. }: H) m
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    : j& I9 ~6 l& J2 F7 A+ y# e7 K9 R! V
  60. {' Y7 w& K4 j  v# f+ G
  61.     /* 使能 I-Cache */7 @) c3 Q' |' G1 |
  62.     SCB_EnableICache();
    1 @) e6 n9 c' c+ \$ \. \
  63. 1 q0 R3 B  R4 F/ A  R4 u
  64.     /* 使能 D-Cache */: _* I, V$ F& m  ~) t$ w& Y) U
  65.     SCB_EnableDCache();( R7 k6 P; Y4 K! F: U
  66. }
复制代码

+ \2 b- ]( K# D  主功能:
5 u- `2 o7 u$ v2 x9 P+ B
7 k* K# D  C- t, F+ A* O主程序实现如下操作:, m% R" C1 b. b0 J( D! c6 F
* z: N* \. @) w% m# H
  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
/ B1 r$ P: t+ X3 W8 n  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。$ Q( z% I$ L! ]* l- Y4 M
  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。
# Q# A$ U8 h1 m3 I: i) n5 t
  1. /*
    " ?; R! o# Q& S- i1 e. D- b
  2. *********************************************************************************************************) R: M+ \5 O3 o5 D) z4 X0 S7 v
  3. *    函 数 名: main; ?, G& I8 v, ?/ I
  4. *    功能说明: c程序入口: u$ }; @( }0 p7 w1 X- l3 i
  5. *    形    参: 无! ~( O9 B% Q+ V* B
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)8 v( K' p- w" `5 S; J. R9 B3 l' K" z
  7. *********************************************************************************************************/ T2 W3 v" W# x
  8. */
    $ F4 r/ {. u4 g4 v3 |! T1 k! d% z
  9. int main(void)
    % G3 A7 |$ W2 l) c
  10. {7 C8 F* M4 n0 b* v) M; ]. [
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    / I% y: T, A/ ?% d4 W. h  i% j

  12. / q! |- B" e3 V+ I8 X, u; Y9 B% S

  13. : \, e4 h: [; m) D
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    3 I+ J7 a$ e  x  F- T/ s" \. R) r
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */0 a; x" I2 |; f: T2 J7 Q8 F, G* O. e& E
  16. 0 {/ P/ v8 U2 E8 y# ?# d/ d6 ]
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    : k5 ?4 Q$ k& q1 J

  18. * R$ S3 Q) v& y1 \. W8 _

  19. 0 a  J. @' f. P, q' o
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    0 e; w# n5 Y% W# B7 r$ b  {* u1 v

  21. % h! S$ K$ r. J! ]2 F8 w; H" x
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    , _5 q. \2 X; Y4 H; g- y/ M; X
  23.     while (1)5 M* S3 B2 G  a# |% H
  24.     {
    % x, Z2 W9 m( @7 p) d& c, |9 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 */1 z& I6 A, @$ y. m+ F; F
  26. $ t3 e8 i" b8 P! s

  27. - i% X( Q8 L# z
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    ) I. C3 U4 t  M9 h' A2 ^
  29.         {
    0 {, n/ a( o; f' c+ i
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 *// X5 U. A( }" X: H) w: P! L
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    ( d7 D3 g2 @$ f# L* `
  32.         }: D# q" }! z7 o9 r6 }

  33. ; ~0 W7 f+ ]7 r: q' _+ d
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    0 E& s2 |( l, K( s
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    / z* J1 J2 N% Y
  36.         {: Z9 A2 a+ f- w& ~9 M
  37.             switch (ucKeyCode)
    1 \( W3 `7 m! f: ]  R
  38.             {
    * b; s5 P; U8 N. C: j
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */1 C/ t' p& N4 e1 ?& d( x
  40.                     arm_cfft_f32_app();0 P0 N) G# }( K1 }, A: L( \9 T
  41.                     break;% Y  B6 \' a# \& _% K8 T/ y
  42. # c0 A& m: z1 v( i
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */
    ' f$ A0 o( X2 I) z$ p% Y
  44.                     arm_cfft_f64_app();2 Y. \; T4 H% N7 Q3 H& j7 z
  45.                     break;
    * P4 k0 Y4 ?5 h5 T. ]* S
  46. ; W% J& p# ]7 w, e  Y) X4 F- j

  47. # H+ C6 Z% p- g# s
  48.                 default:
    3 L) |* z% i/ @+ K' `) ]* v4 y
  49.                     /* 其它的键值不处理 */2 x( |5 l$ Y  y9 N) C: O
  50.                     break;
    7 E, b# s8 \) C4 k/ T  ^. O
  51.             }  a$ p4 n+ u' [2 w9 M5 h
  52.         }, d% y& s9 c- F/ u/ T5 x8 O

  53. , ~% w# Y& ?; g9 q$ d4 h( R
  54.     }/ J2 V! O6 j3 l7 }/ {; j
  55. }
复制代码

* l- |' L; F! |6 l! r6 M# s% M. Z30.6 实验例程说明(IAR)
7 f. p6 d/ H4 h
配套例子:* L/ t$ N8 E2 Z
0 y' }" M0 I: v/ k$ Z
V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)- o5 ~% w# [! l6 H, f* K

0 `- m+ {% I( n( |+ N9 a实验目的:( \' _. ]# Z  s

- D0 U9 E6 C' _( c学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点
% \! L1 x4 o- ^" o0 W& c2 e
* {+ m& q. M' H1 S  H实验内容:' H) C# q3 Y7 m* C

" O* i% O/ J7 h启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。( V2 O. {* Z) W# s( l
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。
# s9 a# p' T: [; E) s) o( l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。
. w  A3 l' n3 E9 Z$ Q, K8 e5 @* {1 Q: a' K
使用AC6注意事项
+ u$ K' `# [) ^/ o1 x/ Y" D6 b2 P' L( c
. W# j: {; z5 B( }$ _特别注意附件章节C的问题
6 F- Z, L4 C9 b
! W6 v) A. o, A上电后串口打印的信息:# ]# R; d6 C0 t& e4 {3 r* ~" _

7 k+ A/ Y; `5 e+ H4 \波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。6 y5 }0 J3 _; E/ p

% E- f! Z0 x* h3 q, j
4adc5a7bc756a70e790db70e96d2f961.png
$ v7 b. G+ x* H( Q0 ^7 w7 A

. j0 Y: O' q# d, i0 W6 HRTT方式打印信息:
! m2 N8 Z- t6 O8 k2 ~% g
% G/ A9 x% E  z, P
bb501e3a18d988fae79bb3d528354ec8.png
& o, G$ ~0 H- Q4 o: K- V, u  E
3 |$ z5 R6 M' J3 `  I! m
程序设计:0 k6 J4 j& s. x' T' v1 K

, E% u+ u) r; m: m  系统栈大小分配:' e" t$ D- \8 \' L9 k% a$ P0 K: P

, {/ S) _" }- n
8d431d2b5933b4c575fee14771ae26bb.png
# M6 K5 n: e1 [( O
9 i& t6 f4 ~; m( t. r( }
  RAM空间用的DTCM:, y; f. N6 C# A/ d
9 ~0 P2 \$ \# I8 j; d* ~& \
b4f7a8e1d3ad8c821f8894a6c6f59d2d.png

# c& `+ O5 ]7 s) L  P0 I
8 E' W, p* ?+ G8 U  硬件外设初始化4 ?# a; {( Y' O  j

5 o, ?, C, @6 l0 X7 c* o: ]. |5 o硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:
% @* @/ k" h5 M
1 F6 D/ n6 \6 \
  1. /*
    / V2 o. m( `8 b3 I) |
  2. *********************************************************************************************************" a9 ]' {0 N. t/ {! V( r
  3. *    函 数 名: bsp_Init3 x% Z5 ?  u1 n$ D# g
  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0 M) h: |1 A3 K! ]
  5. *    形    参:无+ F" S- n. O! u; o, |( a
  6. *    返 回 值: 无
    ( Y' H$ ~( q: g0 j- A4 Y5 I
  7. *********************************************************************************************************
    4 ?1 n+ n! r1 W  x( M5 G4 r
  8. */
    ! x3 V$ R# P* }3 S! T
  9. void bsp_Init(void)7 d0 [; d2 ^9 L( G
  10. {
    ) W* x, @6 ^0 ~; t
  11.     /* 配置MPU */! m6 @& l5 x) S% V% W
  12.     MPU_Config();  K8 |  w, p1 |6 ^0 S' b

  13. 3 o* a' D. o) ~! }- F; |
  14.     /* 使能L1 Cache */3 n9 a6 u" k+ v) ]8 Z$ U
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    ' i5 A% H4 E' `
  16. % ~: W$ \6 S1 A+ W! e
  17.     /*
    * w) R$ [' C  w! ^; [; V- _
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
    . ]$ ^3 }; |7 p: x1 }( @; w' l
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
    3 \2 }8 D/ E; m6 W) L/ ^
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。/ y- W, m7 W# y( ^# G5 ^
  21.      */6 A& b$ E. f2 j- O5 S: ?9 _& u* _. P
  22.     HAL_Init();
    - r( m* @4 g8 y( k7 N7 j

  23. ( H+ u4 t8 u7 o  T( n
  24.     /*   t. x3 @6 z8 s: P
  25.        配置系统时钟到400MHz
    4 o5 l+ f& r+ \8 L7 G! u6 {
  26.        - 切换使用HSE。
    2 c9 d7 K9 P! w7 M, }( X4 Z- o$ ~
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    5 L" V8 B' s# y9 E# u+ R4 Y. F: A! Z0 j
  28.     */
    0 Q; g  z. i" n
  29.     SystemClock_Config();
      O+ Q2 |2 [1 O* V# I
  30. 6 z+ Y7 H( R) {3 |: z+ U9 D# ]
  31.     /*
    " q: E( ^: P! e: w* ]. [3 m
  32.        Event Recorder:
    + A" u$ y5 M1 e- _6 s. N% k
  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。
    4 C8 u6 N! k6 p5 c& b# a- T, X& [
  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4 n# ]7 O1 `0 n: q* [
  35.     */      y$ t! W  ^( n: k% Z- K
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  + r. W) H2 J0 F, j2 V- E0 V
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */. f2 X6 F% i& v# ^5 G2 _( Z9 j, Z# O
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    # \, c) B4 K% i) l
  39.     EventRecorderStart();
    5 e, }0 X$ C, u' q' o
  40. #endif" s# H) R* ^$ B: M8 s

  41. 9 D) H2 E. y8 t2 I# B: \
  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 */
    + u6 |* [7 e! s1 \" S9 {
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */" v3 z+ b4 G# S0 e0 U/ g
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    7 Z1 X8 @# _2 e& j  q" a5 ]  x
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    8 T' S9 ?6 D8 m
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */   
    * M, c3 _3 a( l/ S
  47. }
复制代码

# N9 x8 s( L" Z* H; g1 n0 w  MPU配置和Cache配置:
, d: n  `' e( z+ J- |: g0 ?' j
) D4 x4 t: c: ^9 n7 y$ R9 u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。
. T' x1 m( F. h  s. E' m0 y
" [7 I. n0 @% G) h6 _! k# ^/ n
  1. /*
    , ~) F8 ~5 [3 @1 N) r: W; X) m
  2. *********************************************************************************************************
    4 q5 G% E  D* H, k' X( s9 k
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    0 E( y- h4 }) X' E  J
  4. *    功能说明: 配置MPU
    6 @, I. N2 l& O, P1 n0 {0 U5 \
  5. *    形    参: 无% t; `; o" O9 t& B- S. N2 R# r7 T
  6. *    返 回 值: 无
    1 e4 O5 }( |- i- ?, U
  7. *********************************************************************************************************7 g, k' m" C( w
  8. */
    / i4 X! r8 A8 O, M  T+ I7 o* h7 f
  9. static void MPU_Config( void )
    ( ?9 q# p3 ^1 |( o
  10. {
    4 W1 ]! X3 I& v& `5 c' j7 d
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    . k0 h2 c' M$ Q4 a, M3 }

  12. ! u; X- R. n4 @) a! T: O5 P; r
  13.     /* 禁止 MPU */: @: ?1 D) Y6 O* q; c* N0 C
  14.     HAL_MPU_Disable();; k  ~: I; `1 O
  15. * o, z8 f/ p( G3 l( ?0 L
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */& a, [) \! h. O
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    ( }% V6 t* T) B
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;, U' C/ o) h9 A( `( G, W  j6 h
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;  W) D1 W6 w6 b
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;7 Q! w. _6 s6 y: }: m" z) I
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;/ }3 \" E8 s3 I* K+ H& T
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;6 I8 U  a& @3 l6 J- b; t
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    / G0 z8 t: K( S; i2 K& v
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;+ @- b& i) }- z; n, }
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    4 D" N' b2 i- M
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;" _0 ]  c% A$ L8 A; {' y
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    ' `/ n$ B! y) v. {4 Z1 g. j

  28. ' g- s2 t) D* C, \. l: r
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    / ]/ o- ~' \, n/ o
  30. 1 j/ G( w# g2 `8 t; ^

  31. ( P  y  K- K, L+ `, w7 x
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    ; A2 f, x8 S' h* \, L; Y# I6 ~  Y
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;' q3 k3 q1 ~7 Z% L4 @# G' D
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;/ i) A( a+ E1 y
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    2 W: ^: k! {" I& `5 b+ o
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;% H# l5 ^- g2 b' m, M4 v
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    8 K& g; w6 m" Z9 D
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    ( d. O; ?# H2 ?2 F
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    ) Y, }" d( H* _) F6 z: r; z
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;& u/ \/ h' E1 ]& Z' t3 |9 }% L, |
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;$ D$ m$ \% d8 E6 H- p
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;: o8 Q- C2 f# w
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;, \: D2 [: S" e  p
  44. ; W6 S+ I; B5 k6 U, Y. y& L1 v' ?$ `
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);) z7 _2 F' F9 x
  46. 4 {1 }6 h+ j! W& b: }0 `
  47.     /*使能 MPU */2 y: k' c: J) }% B  D# w% f
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
    9 E0 Z- {$ u, z  E
  49. }
      j9 m8 Q% Q- Y; R" d7 Z

  50. 0 X' G& F; a1 Z, R8 K2 e, x
  51. /*' a  u4 D1 [+ G/ y
  52. *********************************************************************************************************
    ( Z  l, r$ v- F" w
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
      {3 k1 ~! F2 a$ U9 U( A
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache2 D  t3 r) t3 S. G5 s% O; M4 @
  55. *    形    参: 无
    % O9 L! p$ \0 l) E
  56. *    返 回 值: 无
    : {/ O# U  k- j; k7 y% t
  57. *********************************************************************************************************
    * j. o* V, R6 _3 L0 ~5 [
  58. */4 ?2 [* H0 R2 x! s2 \
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)
    ' M: B( f* W  X6 z
  60. {
    $ p* \! G- P# m0 M( w# ]7 p
  61.     /* 使能 I-Cache */
    # D0 n0 ?! k% w. Z
  62.     SCB_EnableICache();( e- ~" H; ?$ S* n" E0 q7 m+ w: C

  63. 5 ]5 n* t1 I0 `+ n' r
  64.     /* 使能 D-Cache */
    8 }3 q$ r! I/ ~# c, Q
  65.     SCB_EnableDCache();
    : Z* P7 j% F6 u  H6 W
  66. }
复制代码
2 F" f/ |7 K. l
  主功能:
$ N) x0 a  J. [1 u% r1 ?
9 ]8 J, n! l$ R) B- j主程序实现如下操作:* o. c0 z: k7 _1 C+ @6 R% g0 {
0 r7 @, m" `! _" w
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
' u! c  I) x$ e 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。0 V& w3 S/ O- f% I/ J  @0 i
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。5 B) k' s, @6 v1 I# }: P
  1. /*
    ! p1 \, e5 U/ \/ D4 H) o6 _/ I
  2. *********************************************************************************************************
    ' H- U8 d2 w, K& y5 D
  3. *    函 数 名: main, Y+ M2 Z/ i6 f) q7 A
  4. *    功能说明: c程序入口* Q; H6 M* \0 _6 g
  5. *    形    参: 无
    ) q$ r4 ~1 t! }, k
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)2 G( d' s2 b& @) m2 N- M
  7. *********************************************************************************************************
    3 p8 P( B4 d& H; V
  8. */
    + \* c) }* r. z6 r  h
  9. int main(void)3 P/ [* D, y. V5 x" \# _' y
  10. {7 {7 c! t# i' k/ Y4 n9 x& r
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    ! X, |# ^/ d% C+ H* _% O7 Y

  12. 6 ]1 l( A. u! p: X8 O7 c* T

  13. " [5 C" s! I. O6 x0 Q- u
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    5 _" w! j2 N( x3 X
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */
    3 ^; q! b+ `! ?) D( |) h8 ~

  16. 9 d* t7 x+ J0 l: g% F
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    6 q6 D2 B& s( w& F
  18. ' G1 B& d7 f# |+ T% C

  19. " ~+ o1 m7 F( i. Y' z+ [% q1 e* g- M
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */" A/ h5 M; Z, O' p( @3 D" M% I
  21. 1 j+ [7 N: t6 I7 n" h/ H- v) j
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    / m% G' P5 h2 b0 H* _
  23.     while (1)$ c6 R( o! p! }, K' D; P  a
  24.     {
    # H3 v1 O; y# W# w0 _3 W( }, s
  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 */
      M' e  }& C- r  m8 @* s/ y! J
  26. % U2 t% o' C# u! [5 O( F6 }
  27. * B0 ~7 r* `6 r
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */: S8 t: K0 k, J1 q1 ~, w
  29.         {# v4 N9 Q5 S' G4 X: U, b/ v
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
      i- r3 {8 @: @! V! _+ d/ p
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   2 u1 W; \8 ]9 N5 e" N5 J2 S+ s7 L
  32.         }
    , w" o' H9 Z$ b# C

  33. # n% W0 y, a: L
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */; I6 T- K. ]# a2 ]5 n3 r
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE): E7 }) h: {/ B
  36.         {. {/ O$ E7 [+ ^) {: ?" q. f/ W
  37.             switch (ucKeyCode)
    $ X) }+ }' u5 u
  38.             {$ D! c+ D" J! ?: t( ~8 H
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    - ^' \9 R) g7 e) O; X. l' Q1 v9 v9 N* \
  40.                     arm_cfft_f32_app();3 b" i4 _0 j6 P" W
  41.                     break;
    1 m$ b# [. @! v8 l

  42. 7 [. X- |+ E* T8 ?7 p
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30.7 总结  ~0 s! W! ~; c) z6 A1 G( ?! A
本章节设计到FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。% [1 r" O; y) n% E

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收藏 评论0 发布时间:2022-1-1 22:00

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