你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

【经验分享】STM32H7复数浮点FFT(支持单精度和双精度)

[复制链接]
STMCU小助手 发布时间:2022-1-1 22:00
30.1 初学者重要提示% x) J" g: A. A" K
  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:
! s4 h0 a+ `" L$ xEarlier 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.; w" E9 N% H6 N8 F8 {9 ~+ v
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
0 ^+ ]& ?$ ]; m, R: i30.2 复数浮点FFT说明
4 m% e& W5 l( _8 \1 S30.2.1 功能描述
: Y4 c0 p- Q8 x$ v+ V* E: E1 A8 j
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。, t- o2 w( e% t- |' ?& q
2 U! l/ B6 \% O0 l# m
30.2.2 浮点FFT
+ ]% y7 N; r* o% X; u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。
1 C# |& d2 C  \2 ?2 G! Y& l; e- x+ v1 }: B9 b
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。# s5 q) [  |8 q$ ?+ L

1 R  I1 K/ _2 A* U; O5 j  F) S5 |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:9 U" }, C9 Z  n/ s* a+ Q

9 D  X# P5 H  i8 f+ parm_cfft_f32(arm_cfft_sR_f32_len64, pSrc, 1, 1)
) q# l. O+ c- t+ E/ u
4 E' J3 U  n, q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。0 q# |  F9 `( f3 X* t. J( k: g: y
, }8 i" w/ {/ K
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。4 c. p+ f' E$ J! R. `

3 Q; h% t) [7 @" I30.3 单精度函数arm_cfft_f32的使用(含幅频和相频)
5 m  F6 a  W" f( q+ H& a! c# ^( ~30.3.1 函数说明
8 j4 ~/ b4 f3 G( A
函数原型:
% f! m% M+ u+ H+ y* E
' I, d& J7 ^* A
  1. void arm_cfft_f32(0 r& j, q9 v6 D- G$ N% ]% D# T) F
  2.   const arm_cfft_instance_f32 * S,% s6 z# v/ v! w7 r: X6 H8 k2 d
  3.         float32_t * p1,
    7 K  b& e; W5 H3 b7 k
  4.         uint8_t ifftFlag,
    / `& c) ^! w3 U: I
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

/ x- J& f% W" v1 o' X6 m0 a% W函数描述:  L3 g) w: f" ~1 g' e1 ]0 J
# k6 Y4 C" Y# H7 m4 o
这个函数用于单精度浮点复数FFT。
$ v% ^: Y7 `) n7 r& H7 I8 u  h$ D" g7 W) E9 F1 G* ^
函数参数:
* t8 W) g  {" J- }
$ ~0 k8 j7 L3 m1、  第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:
. h* a9 E$ w& n" E6 I5 {& J. r! e2 S. I1 j8 g6 Z
  arm_cfft_sR_f32_len16,16点FFT" a4 I4 T+ J( b8 R8 j
  arm_cfft_sR_f32_len32,32点FFT8 U* _( e/ r( X- _
  arm_cfft_sR_f32_len64,64点FFT
# s! h2 g& z+ R+ H5 Y6 i' w! n; [  arm_cfft_sR_f32_len128,128点FFT& W& U" n4 K- z: n: P7 Q
  arm_cfft_sR_f32_len256,256点FFT
! L+ A: F) ?2 I6 M. m' w. d! \  arm_cfft_sR_f32_len512,512点FFT$ |+ F3 m8 g0 F+ ~3 z7 s
  arm_cfft_sR_f32_len1024,1024点FFT
/ D4 b5 R6 Q6 m6 {1 h  arm_cfft_sR_f32_len2048,2048点FFT
# P/ m3 y; l' [) b; ~$ B$ T  arm_cfft_sR_f32_len4096,4096点FFT
( c" E, x7 j6 ^3 T! C. K6 [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。
2 `  H, j& I& T* D3 F6 M/ D/ W9 T8 H& I
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; K, j9 n3 G: J; K* b) M  ?& _" ^
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。' G' A) m/ q; ^0 A& y% _4 b
7 g$ _+ P8 q$ s- `1 L" Q
30.3.2 使用举例并和Matlab比较
# U$ `: R: f, q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。; k5 t% ?; Z1 \/ T: [- h. G

% S& Z! e4 v) v- g1 X/ G' ?
  1. /*8 G4 K: |; p9 P: w7 _3 X' O
  2. *********************************************************************************************************8 r" y* B$ c$ V, {" b2 R
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f32_app" ]5 |' t" C, P
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f32计算幅频和相频
    # r  I- T" V- h. _9 {
  5. *    形    参:无# S, Y+ `0 ]9 m: A& h
  6. *    返 回 值: 无
    0 T' A8 L3 K3 f* N$ I
  7. *********************************************************************************************************
    8 `4 Q! l9 r+ T9 w
  8. */. [5 `- E3 t: O) M  X$ Z. A
  9. static void arm_cfft_f32_app(void)
    0 ]& m& i- D3 K. J! M
  10. {
    $ i% @+ A8 M; }2 Q! k9 z7 W1 {
  11.     uint16_t i;
    7 P5 Y/ Z* S, Z, K

  12. 9 V) W1 `1 N1 ~8 S: C  }: Y
  13.     ifftFlag = 0;
    # G( y7 n1 Y& u, W
  14.     doBitReverse = 1;
    9 b0 c7 F( E/ V% D! Z# C# r$ F
  15. + l3 h7 p" Z, ]4 j$ K3 |
  16.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
    4 ]( W6 ^7 U! N- N# o  D  n
  17.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
    : J1 d( P. _1 c0 f8 N
  18.     {1 ?/ k4 `( |: [! y) V9 ]: p5 U
  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° */+ V; i( i0 Y, k- z
  20.         testInput_f32[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926f*50*i/1024 + 3.1415926f/3);
    # U  }0 P! @7 y1 [. j3 ^
  21.         testInput_f32[i*2+1] = 0;
    ; q6 e6 l+ U+ p' h) |4 c
  22.     }' p- d- v/ V; b* Y
  23. / K1 w5 ]: v5 V' k6 w' ]5 Z
  24.     /* CFFT变换 */ + Y& z) C8 S$ W/ u
  25.     arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32, ifftFlag, doBitReverse);0 ]: X2 A! ^7 l/ v
  26. $ w1 b1 x+ s% [. a5 T* d
  27.     /* 求解模值  */ 7 W0 x" i! N3 O9 ?
  28.     arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32, testOutput_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES);
    9 z) Q4 k$ C6 u% ?

  29.   M* g3 [% X: M4 v6 u6 X% i' d
  30. # E7 P  _) i6 K
  31.     printf("=========================================\r\n");   
      a: g# g; I' N5 ^& C/ Y! R
  32. % i/ _3 b- Q# B
  33.     /* 求相频 */1 `1 D# A# p2 i: W  p) Z6 }5 m
  34.     PowerPhaseRadians_f32(testInput_f32, Phase_f32, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5f);
    + u% T& m( E1 V4 W4 @; R

  35. 5 \3 o# ]& B" ^+ B5 Q
  36.     /* 串口打印求解的模值 */) ]5 j* X+ S8 n* \3 A9 z, f" z
  37.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)# R2 N9 m  x# T! N; w# @8 {8 p
  38.     {
    / K2 ^: K- Z' ]& t& W" i) T
  39.         printf("%f, %f\r\n", testOutput_f32<i>,</i> Phase_f32);
    / @" b$ y: Z: A
  40.     }    , t' b* y2 ^/ f3 O; ^, w
  41. }
复制代码

6 [; n  x4 b! w% S2 A5 t( L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。
3 o6 a- O3 a( X$ b7 ^" ^
+ @/ `" A9 a8 A" H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::
/ n1 f1 e- _* p3 V0 l7 P
! G3 \: q$ ~/ v% r- Z; u
  1. Fs = 1024;               % 采样率
    0 ?6 t* u4 i0 J" V* X$ N4 u
  2. N  = 1024;               % 采样点数3 H3 S: j7 S- Z
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    5 v8 R8 i# Y4 @" @, x4 ~8 Z
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列/ k9 k5 i. ]2 O" d5 F) O& B& N( x
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率* r- f& |! c) _# H- E

  6. 2 w1 Q; B* c; n  @  X. r0 L
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成" g8 s; o0 x% }! e1 {# |# D, \
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  
    / }. \# X5 r( M4 n1 j
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换& B9 S  m4 l# S3 x) c* L
  10. Mag = abs(y);
    3 _, k8 Y6 J' \  D7 U

  11.   E* f: b1 {, f8 G3 P+ p
  12. subplot(2,2,1);4 F! ~  c6 A, a) A/ _9 `
  13. plot(f, Mag); 4 k" s& E0 y; L# D. D9 n
  14. title('Matlab计算幅频响应');, Q6 o% V" a7 N  J
  15. xlabel('频率');. u3 j$ T, O2 t! x- e1 S
  16. ylabel('赋值');
    ; ?! a8 a5 b/ f5 e$ [) G& `$ ?& ]
  17. 2 v" P% g( l' V$ z( |
  18. subplot(2,2,2);
    2 d2 w% g- g' c# _& I! t; _; I4 e1 h, l
  19. realvalue = real(y);
    5 N" z. V7 Q( Y& [: R# s; _5 a3 H
  20. imagvalue = imag(y);0 {& R' ^4 f( }2 N( V
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    ; ~) x, J" ?1 `( y( x! D2 O0 Y2 p# y
  22. title('Matlab计算相频响应');
    - @6 K9 T* N# j' v% b
  23. xlabel('频率');" s9 ~# @4 Z( \' t
  24. ylabel('相角');
    5 n& M3 }% Z, Z& b
  25. 6 Y2 n5 B- _+ L3 d, a
  26. subplot(2,2,3);4 g- B% l2 c% L, F
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应
    ( ^" A+ r; M+ ]/ R
  28. title('STM32计算幅频响应');0 g5 y% i3 t: |( N6 f
  29. xlabel('频率');
    0 A' C# F2 U5 i7 z# k
  30. ylabel('赋值');; w/ l* w6 s) i7 |/ b5 c+ M

  31.   t% T# T! j& ?; e' I, b- g
  32. subplot(2,2,4);5 _" f- ^8 x+ F2 _; [4 ]7 ]
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应6 _% p7 u% @+ C4 o; q* N, x
  34. title('STM32计算相频响应');
    . L5 |1 ]6 V* U, \2 S; B5 t' U
  35. xlabel('频率');+ Y4 y4 z, ?, P/ z7 N
  36. ylabel('相角');
复制代码
3 Y9 Y, W( G) z/ u+ I" Q$ T  n$ F* f
运行Matlab后的输出结果如下:. B  X4 L; R+ K
" j) d" X. ~+ i8 H9 g1 @  i; \
016310ca731a920e59d2d124c5059ea3.png
+ Y4 h# ]$ s  c4 v- A

' _; n' q- C7 X( W) O, c/ x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。" S' O1 ^8 Q  p* y
% M; x4 ]. K: l* O: K
30.4 双精度函数arm_cfft_f64的使用(含幅频和相频)4 C" i' _2 R5 @' V) |
30.4.1 函数说明

& |( ]1 i. K% n/ ^& T函数原型:. J  e- Q2 h4 W4 B+ c3 p% d" r

2 Y; r7 V8 y; H8 w- W+ Z
  1. void arm_cfft_f64(
    : d3 G9 W2 E8 v$ k
  2.   const arm_cfft_instance_f64 * S,2 ~/ _0 o# X2 X' o
  3.         float64_t * p1,; k$ e9 Y" D+ K, ~9 l/ u" T, k
  4.         uint8_t ifftFlag,
    & f' c2 O! C5 i4 M
  5.         uint8_t bitReverseFlag)
复制代码

- Y% _2 M9 t2 T1 [函数描述:! y; `% J- t* q& A! ]* Z
$ T# B# k* w9 w( K3 N' C1 b% l
这个函数用于双精度浮点复数FFT。0 F5 O5 B+ C2 r- H; L

! M/ C' i0 z9 W  l函数参数:
* W* B( e$ K  {; j& B
( I4 i/ i  A& I1、 第1个参数是封装好的浮点FFT例化,支持的参数如下:( B$ P/ z* r  x. K/ c6 L

4 ~! J0 ^  D7 _& c$ w  p  arm_cfft_sR_f64_len16,16点FFT
  l2 w1 b4 q6 o% {* X, s' `  arm_cfft_sR_f64_len32,32点FFT
+ j+ S, ]; @& X5 r  k- }  arm_cfft_sR_f64_len64,64点FFT
( l7 b- d- z8 {" F8 {; a  arm_cfft_sR_f64_len128,128点FFT* @0 {- ]) \' K1 n# G/ d0 N9 O( V! W
  arm_cfft_sR_f64_len256,256点FFT. f3 L! h* [/ f& r
  arm_cfft_sR_f64_len512,512点FFT
1 ~: @4 x9 I: k  arm_cfft_sR_f64_len1024,1024点FFT- r% W; U4 b5 n. B) p5 K
  arm_cfft_sR_f64_len2048,2048点FFT5 U7 R; Y9 g# x2 [! F
  arm_cfft_sR_f64_len4096,4096点FFT
8 V6 P5 J1 J% C: Z7 y1 _" Q2、  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。
2 x# G, h$ T! ^" |, U! q  Q2 O, u9 W. v' H
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。
$ @. ]/ t1 t) z4 m
! d/ L  ~8 \7 Y2 H2 h4、  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。
. T. `; m8 \4 h7 |9 @) Y
) M+ l5 b' t% v8 U9 ?& B$ O30.4.2 使用举例并和Matlab比较6 i$ s" E, J6 U% Q1 F6 F. `
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。
& m+ P6 g- L% r: J8 c2 F5 u7 |) F+ p4 i( a. o. n" d$ `! O) w
  1. /*- t1 ^" g3 ?4 _9 a& \- U( }6 ~/ a
  2. *********************************************************************************************************0 o0 s, u6 ]+ b2 _, r
  3. *    函 数 名: arm_cfft_f64_app, d; N7 H: X6 J
  4. *    功能说明: 调用函数arm_cfft_f64计算幅频和相频
    ' w' K0 Q3 W0 c, j! p
  5. *    形    参:无
    3 M- o. e0 A, u9 K$ T2 Q: E  g- z7 P
  6. *    返 回 值: 无9 M+ Q/ b9 \% h) v
  7. *********************************************************************************************************1 v" [, U" u3 m: d
  8. */
    8 B8 q0 p- s6 ?" D
  9. static void arm_cfft_f64_app(void)
    4 F0 g, _% }% K+ u! i# J
  10. {" I2 F4 I) W4 i7 t' _$ [) b
  11.     uint16_t i;
    3 e' M" v0 d& D/ r! _$ ?
  12.     float64_t lX,lY;
    9 g5 v5 f# V' m% [" D# n

  13. * K) \6 k% _! i4 t
  14.     ifftFlag = 0;
    5 Z% B" L8 }5 y8 u$ u/ o
  15.     doBitReverse = 1;
    : n1 T9 N# ~  H' O. G% W
  16. & C7 [: G7 ]& E0 ]3 S
  17.     /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */; C! A! Q5 i) v
  18.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)1 U3 L3 N. t5 @. L
  19.     {( D, M/ Z# Z* Z5 `2 a' U6 I
  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° */3 I3 ~( a/ t: h1 H* w
  21.         testInput_f64[i*2] = 1 + cos(2*3.1415926*50*i/1024 + 3.1415926/3);
    4 |) `( y9 H9 \3 X, H# {; K
  22.         testInput_f64[i*2+1] = 0;
    , U% N4 E6 \# v- |9 @
  23.     }+ L! L7 i. \8 d0 v+ U

  24. 1 m+ a& g/ r6 B- ?0 N( G
  25.     /* CFFT变换 */ * P% ?; k2 Q) q' x# _4 l
  26.     arm_cfft_f64(&arm_cfft_sR_f64_len1024, testInput_f64, ifftFlag, doBitReverse);
    1 g6 B2 Q3 C/ C7 _" m# u& |% ]

  27. $ O3 [+ q. g- W2 B6 h7 s
  28.     /* 求解模值  */
    % @( Y3 `/ N% p; `9 Y! @+ B/ L6 A
  29.     for (i =0; i < TEST_LENGTH_SAMPLES; i++); b+ ?: [6 z+ }& ~% q
  30.     {
    ( D/ H/ B7 o. q. p5 n
  31.          lX = testInput_f64[2*i];            /* 实部*/
    / \* }& k# K2 F* y. _5 n) j
  32.         lY = testInput_f64[2*i+1];          /* 虚部 */  8 a7 }3 `5 o, e0 G1 ~3 J) Y+ n
  33.         testOutput_f64<span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;"> = sqrt(lX*lX+ lY*lY);   /* 求模 */; S* z6 u* n( y0 Y8 o
  34.     }
    ! J9 n, V7 m) U$ }

  35. 0 W% N5 Q" A. ?/ b5 \7 w& S8 _
  36.     printf("=========================================\r\n");    / ~9 a3 K8 {1 J
  37. $ F/ b& [. l! V9 q9 L2 a& G
  38.     /* 求相频 */3 b8 a1 f5 q5 m# }- ^
  39.     PowerPhaseRadians_f64(testInput_f64, Phase_f64, TEST_LENGTH_SAMPLES, 0.5);' T* C" U. G+ p  n5 g1 t# M
  40. 4 p+ s" [9 S' s& l

  41.   \% o! l  _8 h2 {# J( P( B
  42.     /* 串口打印求解的模值 */( E, d0 t9 x$ h2 r. v! P, J1 h
  43.     for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)7 y1 Z% Z8 B7 o5 p0 g
  44.     {
    , B& a; T1 ]$ y* I
  45.         printf("%.11f, %.11f\r\n", testOutput_f64</span><span style="font-style: normal;">, Phase_f64</span><span style="font-style: normal;">);& _) F' G$ l3 B# q" i+ f& [
  46.     }   
    $ c9 [$ S( d  A0 P$ \5 }7 _
  47. 7 [! |0 i& o% {' H  p8 Q2 l
  48. }</span></span>
复制代码

$ o- M+ J- [; D' K7 g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。
( ^8 G6 S4 [* v9 `* c
0 l( j9 \" V! r; t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::
7 h7 A: d9 C4 I8 h+ [8 D
6 ]# M% b- [$ [7 K) m
  1. Fs = 1024;               % 采样率3 Q5 P- H" x/ h* [) c
  2. N  = 1024;               % 采样点数0 [* Z+ w% M- p# l' @
  3. n  = 0:N-1;              % 采样序列
    5 K1 J' Z  T" R- ^' D" `8 F1 y
  4. t  = 0:1/Fs:1-1/Fs;      % 时间序列
      t; c2 R1 D- f& T) ^' _
  5. f = n * Fs / N;          %真实的频率: v+ V0 B! ]) e; W( O+ e

  6. - {2 g) n2 Q7 }( v
  7. %波形是由直流分量,50Hz正弦波正弦波组成
    * m. O; I# P6 \: Z6 u
  8. x = 1 + cos(2*pi*50*t + pi/3)   ;  ! [. ]4 Q$ m$ U* S% f( q
  9. y = fft(x, N);               %对原始信号做FFT变换
    , i7 u2 D  l0 ~1 C1 K' s5 e
  10. Mag = abs(y);: f+ j1 B! e$ x* p, Q" q. S

  11. ) y- ~: |9 m2 Z/ b5 R
  12. subplot(2,2,1);
    ' P. J6 E- I/ y+ {% A9 {
  13. plot(f, Mag);
    8 L. b0 e! u( U( \2 a: U) Y  a5 d
  14. title('Matlab计算幅频响应');
    3 R0 o0 U7 T9 `3 Q, x# [
  15. xlabel('频率');" f! J/ {6 N# x9 c, y/ D
  16. ylabel('赋值');1 Z; I; L" i! }' g  s
  17. * `. o1 i- r3 ~/ b
  18. subplot(2,2,2);; M; v% [/ }9 k( n
  19. realvalue = real(y);
    # s+ @! ]' J# _" z
  20. imagvalue = imag(y);
    ! O) O: m3 d& y7 C2 l& ?' B0 c
  21. plot(f, atan2(imagvalue, realvalue)*180/pi.*(Mag>=200));
    1 P* J1 v  d( c  V8 P' e! s: s7 `- U
  22. title('Matlab计算相频响应');0 Y- x6 I9 M4 H' l, B' W  }! y
  23. xlabel('频率');, B# r) q" y6 T3 E& g
  24. ylabel('相角');
    ! u5 Y8 s8 c9 b% ^" A# D* ~
  25. % r5 [5 ?0 C4 T2 D
  26. subplot(2,2,3);
    ; a7 W* ?2 ]3 a, ~* x
  27. plot(f, sampledata1);  %绘制STM32计算的幅频相应
    8 X" O+ @% |3 P
  28. title('STM32计算幅频响应');
    ! G. s& K3 l, o% _! Y" S
  29. xlabel('频率');
    5 Z! ~# a/ t7 a0 v' l% d# s
  30. ylabel('赋值');
    6 o& q# @8 V$ B

  31. * }; m/ |0 }5 R7 B1 e5 G+ q3 w
  32. subplot(2,2,4);
    4 p' S8 a' t0 @3 D, W
  33. plot(f, sampledata2);   %绘制STM32计算的相频相应
    4 c4 c6 ^  W1 i4 ?7 P
  34. title('STM32计算相频响应');
    5 z! V) x  I/ @/ E1 G* @' z
  35. xlabel('频率');
    + {, R  U: i$ ~6 ~: G
  36. ylabel('相角');
复制代码
$ H7 X* f2 n7 F7 L; E' F
运行Matlab后的输出结果如下:% R7 m0 A% {/ M  D( m
/ s6 G, A! _4 w4 |9 L3 c& T% d& T
52cc206587db0682a52088a4b86b74a7.png
' ~1 K, s3 Y3 u* F1 f/ a
6 n6 F0 O% f3 o4 h
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。! i$ T$ ^; a9 v) a& T
3 s% \! C' h4 M0 C! `( F
30.5 实验例程说明(MDK)
2 f* [, I" @) T* K  r配套例子:3 E' D+ A3 Y* z- `& }/ J
3 v. N& S+ _. ], q% M7 k
V7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)8 v: M3 u: Y# ~7 M6 U' H  x
9 N0 P% T7 ?0 I0 y( p: V
实验目的:. c7 l$ E: |$ Q% M- d
' {' D$ j8 [2 K0 q
学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点
- B& ?/ v$ Y. R; B  [# _
- p! f/ _% Z) a8 p实验内容:
- ^0 S; Z2 I: y1 O8 B) S# L0 F5 |( D$ V( ?" s( U' u
启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。5 Y% W9 `2 q* [" ^# r# u+ e5 K1 H
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 ]# ^4 F8 ]# \9 A! t& P8 W
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。
8 L! `/ A1 m" G! K
5 A8 |+ o7 `0 }6 _3 N' [$ w& D; p) i使用AC6注意事项  G& U  q# Z5 X
1 c8 o. ~/ e$ D7 Q8 z
特别注意附件章节C的问题; {  t- J) _1 t$ X& f  G# Y
" B5 m0 P: p, u! K# K9 J. z% c
上电后串口打印的信息:
5 F' V% X3 i' H: ~( |; O* X: w1 z! R# t4 u
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。" q; A) ?/ D: {4 r  U) }
* B9 _. h# r" L) R2 ]& {
cd890e0dfd3b1b8ef8739e8fc4f01506.png

9 l. _/ Q4 C, q! S4 {* E1 x  a2 d0 E4 d' M( T2 `& q
RTT方式打印信息:
% m$ @" J% g" P# F1 x3 F  ]1 L, ^4 U8 ]6 w+ ^. C+ g
3e0904c0bc6437129747395634ee984c.png
0 `0 G0 _, G) s: _
# a$ C7 {8 p/ P0 F
程序设计:
. I( T3 l# h- c. Z! g% e4 ~# M
* E$ U8 g1 k, I3 J  系统栈大小分配:% u+ H; D$ u! M4 U

" N' w9 z' S8 G- t% V# `
48fceb9a7ee8270c0994ee790dcf8ade.png

/ `' s" ~# P: B7 l0 L: m6 _; X2 H4 v1 f* a. o" ]
  RAM空间用的DTCM:
$ o5 }$ g: f# r3 i2 o6 Q" B8 v. o3 p( @; p
087136cc201250628a295aceefc51c8e.png

% {, h! y2 y% S: I3 L5 |/ _7 h8 H7 A' t+ V7 e" G3 q" g9 l
  硬件外设初始化
4 G" i$ a/ G) X: D3 E3 T
# M2 \( m- C3 v, ?硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:/ k! U# m8 Z0 h; t0 |
# _- u  U5 l$ E  p0 i
  1. /*& @1 @. C$ f+ O3 e, a* A
  2. *********************************************************************************************************
    / O$ ?* B4 I8 ^  |0 S
  3. *    函 数 名: bsp_Init! r  f9 Z: N6 U0 C4 o" ]& W
  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
    5 E  Y2 W6 ^: a! Z/ |1 l0 R- Z# e
  5. *    形    参:无
    4 I; a  y6 Q! S3 t) z
  6. *    返 回 值: 无5 c3 _  c5 d% s! ~8 ~, ~
  7. *********************************************************************************************************
    ( V# g6 v/ e9 J3 \3 ]
  8. */5 l, G# W8 u% j: c
  9. void bsp_Init(void)
    + X6 G  k' c2 K6 @* w
  10. {3 }4 E7 U0 j, q/ E& ~
  11.     /* 配置MPU */) m" i* F0 e- J( N
  12.     MPU_Config();$ ^2 d5 y0 J: H+ C! ]6 K0 u

  13. ! e% X5 J# o7 ^, c% E3 F# B2 {
  14.     /* 使能L1 Cache */
    3 E; j) g1 v8 k2 \. `( ]
  15.     CPU_CACHE_Enable();( O6 @6 X6 }4 e/ k" [4 A- E- O

  16. $ l; w& R( f* e4 }' e) X  ^' Z4 J2 a% D
  17.     /* $ D9 U4 j+ |! u/ H2 J# B
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
    ' u! ^6 K, h- d# Q
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。1 w0 o( C8 `% a7 Q8 [+ c3 Y
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。) |' ^% l' c! v/ P8 g( N0 j
  21.      */  p8 q) R$ k& M  Q+ k: r) n0 Z8 w
  22.     HAL_Init();! i) \5 Q0 u" L8 ~, [# x
  23. 4 D8 p, v/ q5 w  m
  24.     /* 3 F1 s3 w" q; E9 A
  25.        配置系统时钟到400MHz
    ) m; ]5 }# J2 q+ Q1 e+ v5 F
  26.        - 切换使用HSE。
    ( t, p5 @& F. g6 V8 r$ B0 x5 ^: z
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    " a/ c5 U# Y( [! d
  28.     */- Y+ n' M# v  \' |/ H. _( x
  29.     SystemClock_Config();, |& B6 l# g. N3 Y

  30. $ v( W+ Z9 X* t; Y
  31.     /*
    * P( a; t- Y, h' E8 z$ X
  32.        Event Recorder:
      O& T* o& _( K% f2 U  g" E) h
  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。
    + Q0 h2 r- f$ a  l; E' Y# j0 D
  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
    . `* k: j+ L! m" N) K4 b* H
  35.     */   
    . t! r2 `2 z3 A5 f& S) ^) s) A
  36. #if Enable_EventRecorder == 1  $ c, B6 o. p# f' n- \" I
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */
      G4 F1 D+ t/ w3 [1 E) h# V, Z; y3 M
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    , ^: X. k# m) v
  39.     EventRecorderStart();
    0 s8 S6 {) e4 c9 P+ |& j: R
  40. #endif
    3 H5 x2 q! x# c% C% c# P
  41. * k+ _, z+ d' \+ C4 L
  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 */7 ~! f7 O1 U/ s
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    $ w# l$ K# d4 F; f8 x
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */1 g) E3 E2 }0 k
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */   
    : s8 q7 D' ?9 r" t1 o- ]0 l: M: h
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    7 E* P, R1 M& E/ K9 t. z, }+ c+ |! [" M9 c
  47. }
复制代码

$ [5 `# U& a; A5 O  MPU配置和Cache配置:
# t+ p/ Y9 E* K3 X0 A8 y+ {7 y0 ~' D$ Z
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。! Q. K6 U) K$ \' ~( A. Y
: Z1 [1 t2 i) T# {
  1. /*( B7 _  i' u* E* s* v% G: M- v) b
  2. *********************************************************************************************************
    # @3 W* ~+ W/ W& ~7 I. r* D: R, d
  3. *    函 数 名: MPU_Config
    , T! C4 V! ^" ?5 E
  4. *    功能说明: 配置MPU
    4 ^; Z! d# ?* ?+ i1 V. F
  5. *    形    参: 无
    . Q2 P  L4 d( @  o" N; u
  6. *    返 回 值: 无/ E6 n% J* N6 r  w5 a
  7. *********************************************************************************************************! f) b3 e, c7 s  A; h3 y$ |: b
  8. */0 w, z3 \4 }: G3 A% T' X
  9. static void MPU_Config( void )
    % u) G1 s$ |' l! e( D# \
  10. {
    9 f9 b0 l% Z2 @3 D7 ?' t/ w. \
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
    " W( R! Y( x* w8 ?' M4 f
  12. " z/ f- |0 A: L. n. S4 b; S3 r
  13.     /* 禁止 MPU */- y3 z4 D& Q1 e' g) R' j0 y
  14.     HAL_MPU_Disable();5 w4 A, h$ b3 m+ S
  15. : H* }- r* ~3 Z! P7 u
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    9 U; Q2 _1 W/ n4 a: L
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;# d2 a* W/ v& @* }
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;4 l. n4 P. w2 I' K9 S& C# M
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;0 C8 g* C. c: m5 j" C( u* D4 Y
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;' `4 o- x. T' X
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    . a9 P- S+ u0 z: P5 k
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    . W/ _, g1 q7 L' r4 g; G
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    / ?" F- a1 K, X& H
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;) [, |' B* H2 V0 G! T6 R  r. c
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;3 b: U" D1 _. X
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;7 q4 H. O" t5 m, f8 u" R
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    1 @: A! p* a& _1 T  `+ Q) P2 E) \

  28. 4 [9 P7 D0 Q$ |. _
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);, m- i+ d1 s4 z, Z; g* p' r
  30. 2 d1 t; S6 w3 y- W. g3 c. d9 y
  31. + |4 g7 B6 `1 ?' ?# }0 j4 j
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    8 h9 K, v" R4 Q2 r7 \' B
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;" `9 U* U/ F  B7 w& ^
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;! a0 T1 X. \% \7 G" O& Z7 T
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    1 {: l/ p7 X; h# I" Z
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;3 u4 ]- X: P+ w& O' T
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;$ s/ V: C; L9 O
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    + U0 H2 o6 F+ m2 K/ V# F  _
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;! P8 {  a! ]! P1 b! H6 Q
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
      }2 y' C$ ~- t; _5 L
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    ; O8 f( C/ ~, q0 X8 t
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;: y$ }6 s8 A& R0 g( P1 d
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    7 {3 Y. e) y; e  E
  44. : e  Y5 B! s. g& U  f$ R
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);9 _+ \2 k+ n- h
  46. 5 K1 f9 ~5 A; Z
  47.     /*使能 MPU */; m# l6 w. L+ ~9 _7 t8 D
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);/ g7 r8 U! c* k9 ?* K6 W
  49. }
    % E: `' h7 R* [2 I
  50. 1 @) K' x4 @, w, G  N% [
  51. /*
    2 i/ `0 m4 l0 z( C9 i
  52. *********************************************************************************************************
      r" D6 K. I9 l% B( y
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable/ I- }& r& B) X0 \4 B2 U/ F( e* Y
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    " \6 G5 I( `5 n" p0 x
  55. *    形    参: 无
    2 Z: B8 v/ X9 B- p* f1 R9 W( U
  56. *    返 回 值: 无1 H! ]9 ?$ t$ d, f- a$ p% a
  57. *********************************************************************************************************
    1 K( |8 p2 x. T0 ]- M
  58. */
    ; n$ t+ X0 e$ o: O
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void)' {0 C5 v7 Q  |+ \
  60. {
      Y8 D' D+ f$ N0 F) s# D4 O  c
  61.     /* 使能 I-Cache */
    ! j5 n8 Y' g  Y  F  C# n
  62.     SCB_EnableICache();
    ' W: f- M. J& j+ N0 e! A$ f
  63. 1 m. X& E( c+ _  r: H2 W+ u
  64.     /* 使能 D-Cache */
    1 F$ M9 M+ r6 X) n( C% w- M" B
  65.     SCB_EnableDCache();3 l3 S2 K5 h3 S( k
  66. }
复制代码
, H: @- X% c8 |; h, e
  主功能:: d# i& ]) w, G( H9 t( Q& x! Q

$ r, W" [" q5 t& G主程序实现如下操作:3 x/ G+ K3 X; z+ {# i
' q9 Z" W$ y. A9 e; D
  启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。* w8 @+ e; W4 K& i( o
  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。
3 E6 M+ E+ p9 {& r6 W  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。
0 Y9 M% S/ s, X4 I6 _9 [
  1. /*
    ' O$ d* Z  I; |, ?4 P3 n+ v& C4 @
  2. *********************************************************************************************************
    6 q. p9 Q2 W# f; t4 K8 N9 N4 `
  3. *    函 数 名: main$ _  @4 n) ?. |5 I2 d$ |
  4. *    功能说明: c程序入口
    * L  Y) c- D  o3 h4 D9 Q5 C. S  W
  5. *    形    参: 无% V- ?" l/ m/ _/ Y! m
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)* R" R8 `$ J! V) L. c. I
  7. *********************************************************************************************************
    8 d1 f: o2 f. l& ^9 L) j) O
  8. */
    / Y2 N5 O+ R( {, ]9 S
  9. int main(void)0 V# \9 W( k  }+ [  A3 E
  10. {& \0 V' y0 v: x9 _/ r
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    # X$ ]: A7 r% W" d

  12. 8 s; l- N. p/ V/ [- [5 i$ s

  13. 1 Q+ n- r9 p$ N; L+ @. ~7 e
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */! q! S! w( @/ r9 W
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */) b( f9 }1 _) J9 n, \+ G8 }' B& h
  16. : P7 c9 s' R9 {. y/ q) A* H1 X
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    9 {% f# S1 h6 S1 u+ k$ A

  18. 3 L. E( _& c4 U8 M4 K' g
  19. 3 B) L( ]3 Y$ S8 _/ W# s2 `
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    " I' U& v% g$ l& |& m

  21. 0 H0 F+ _: B, H, ]3 ?( j$ |# e
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    ! ^" n5 T( Q% C* W
  23.     while (1)
    : _( |$ g" L; H3 v, |: a! ]
  24.     {
    / a  C/ |# d' l! g/ \
  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 */( m4 i/ @; \9 u: |
  26. " {2 ~9 `6 I7 q6 K  r+ D$ L
  27. : h- `1 i' Z! i: b
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */$ X, E& o5 _4 j* k
  29.         {
    / f7 ?: M5 K/ y
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */
    . Y* r7 O( z" ]( _" P) H
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    ) G0 P/ L: G' e0 c# {
  32.         }3 G' u$ r4 Y" k) w

  33. ) M. C4 a' K) a! \. [- }
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
    # [8 N# V, G6 I6 `
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
      o1 r' Q0 g+ p7 w# X2 I
  36.         {" X; o; w5 B  D4 s5 T/ r
  37.             switch (ucKeyCode)
    8 Z) j# [- V  k: k+ F$ P
  38.             {$ b& r6 |' k( B) J
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    ' e# F* p7 r& R8 ]6 Z/ m
  40.                     arm_cfft_f32_app();! \9 j3 V8 l2 B1 w4 M  ~
  41.                     break;' c" O$ n4 {5 z' `
  42. 7 f4 l3 Y  d  G& u/ L7 [
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */3 Y  i, C4 o9 K; P
  44.                     arm_cfft_f64_app();
    2 J$ z8 v, u( i" T( g9 T
  45.                     break;3 E5 y. b3 T  ?6 D. s  D
  46. 3 T+ W; H+ {4 ~8 R" A

  47. 4 {0 [1 B- p* F* J' c7 k$ U
  48.                 default:. ~% c* D; S8 b' x
  49.                     /* 其它的键值不处理 */5 h1 ?7 Z6 n1 j. ?' F9 H5 [' L
  50.                     break;) d+ H$ e1 T, U. L: U- `6 ?
  51.             }
    8 I, N) \8 w& b: h
  52.         }; ^) G( K0 D( \9 M

  53. ; v  o" ]" s2 c# ?
  54.     }
    6 x1 b. n7 C* ~8 e3 h, a
  55. }
复制代码

- }& C" _# D& I% a( k+ ^3 Z' k- l30.6 实验例程说明(IAR)
# k; L& {% g+ r& s! ]/ L, t
配套例子:5 I: @( D- @# c% r( {! x9 Q

- y, [2 ~) [3 u  B0 nV7-220_复数浮点FTT(支持单精度和双精度)
8 n0 o5 B9 T: y% H; h; y
1 u. p/ w; \) b实验目的:& g+ {2 |; ~9 c/ [

% x/ U$ A2 }, i" \学习复数浮点FFT,支持单精度浮点和双精度浮点, ^! h* U+ I9 Z& g
3 [. H* H: g( T+ c. U, W9 `$ e# n
实验内容:
+ ^( |/ P5 i- j' R
) K% j, W  F# o! }+ [启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
2 T9 t) Z$ `. }1 R- 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。! b5 }1 {' p5 l% 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。
/ k3 Z* ~) \  l' f0 I# ^8 W7 d: j0 L1 M1 F5 o
使用AC6注意事项
6 ]7 c+ L4 c; G3 X$ c7 _- Z- T6 N
# A# G1 P' i9 b, E1 o& m# ~0 ?特别注意附件章节C的问题
( N) B6 {  C4 H' D; A
% _' |) n+ w& Q# P) P6 R) K. [上电后串口打印的信息:
6 N  U7 Q0 V, {# z6 f$ a, \2 C- w0 p/ X
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。& K9 n8 ?5 o) _: B& B

% y. H" P* Y) R. y& s
4adc5a7bc756a70e790db70e96d2f961.png

# t! h4 y. Z, }6 `/ H, N9 y7 R; u- f) E8 u  v
RTT方式打印信息:" L( Z" D; t: E$ @
! J% X# c( \9 t) W. v! v
bb501e3a18d988fae79bb3d528354ec8.png
& @& R$ u7 b( ]3 k7 k( b

4 q5 \: K9 B& p6 w) ^. L' c程序设计:6 S+ N8 A( h6 b; l

$ ?/ P3 \. c7 P4 Y* r  系统栈大小分配:% y" D% @/ N( L. ~7 k1 Q  o
( u- _! j0 E, Q( ^2 @3 U/ V
8d431d2b5933b4c575fee14771ae26bb.png

& V" |" W6 [4 `; F  \9 B. W( S6 M7 F7 d1 h8 ?
  RAM空间用的DTCM:
  d- V4 V" @: w" [9 o6 n- z% b; V0 \9 u# J; z% R
b4f7a8e1d3ad8c821f8894a6c6f59d2d.png
: E0 v/ _9 j9 y- C6 T5 [
5 E' o" h4 g* w/ j5 Y9 ?5 e
  硬件外设初始化% K" m" n9 g3 ~
" A- _: v" Z1 ?
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:$ Y9 Q. }8 H! \6 A- |& w- ~

  u. P8 s; Y4 v1 v5 n( C. q" Q" t
  1. /*# z3 N! T/ I* T1 \% W9 f
  2. *********************************************************************************************************/ h* M0 O9 d! j
  3. *    函 数 名: bsp_Init, B  _% V1 V0 {1 ^+ X6 ^8 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  v6 _1 `/ G7 h6 t# b
  5. *    形    参:无
    # w8 _( s% u1 p4 J1 |' ?/ I
  6. *    返 回 值: 无. W2 U' M0 _- ^% d
  7. *********************************************************************************************************' e2 q, j, p/ ^, q. f" G
  8. *// U5 I6 X8 `7 [7 M0 ?3 v8 |% v
  9. void bsp_Init(void)& ?# a0 v( ?8 H( B9 m
  10. {& Y6 C: {% J0 U) W4 S6 g2 n9 k; K; P
  11.     /* 配置MPU */
    6 T( a9 X, t% j1 e! ~
  12.     MPU_Config();  `; \: G. {2 r

  13. 9 i0 W0 ]! n$ |& W3 T
  14.     /* 使能L1 Cache */% A# G8 J  o8 z3 U* E$ }/ m2 ?
  15.     CPU_CACHE_Enable();
    " m+ ?. {8 o) D: W! ^& A
  16. - P# W  d$ I4 _2 o+ P
  17.     /* * U4 T& W4 l- i* C& J
  18.        STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,HSI时钟:
    6 C9 C2 I/ U) O. n0 S# m% K$ i
  19.        - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
    ( D# x8 f4 w. ~7 @1 m, ~. ^' Z
  20.        - 设置NVIC优先级分组为4。$ A; ?2 e1 D" N& A6 [$ I- L
  21.      *// r* o/ b7 b% T" I6 M3 p6 c
  22.     HAL_Init();
    3 o5 W7 ^; F: b. D9 M

  23. . m2 }% ~. Y2 y7 ~- P
  24.     /*
    ( N: e7 X2 N# R' x
  25.        配置系统时钟到400MHz
    6 p  }, _* [/ r0 H
  26.        - 切换使用HSE。3 }3 b2 G# z# B9 L" _
  27.        - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。5 `- X4 q. S, E
  28.     */
    $ F( P9 @# v/ ~, L/ f# q* T
  29.     SystemClock_Config();0 }! S9 M+ @5 T9 V" k

  30. 5 A/ e6 V; @' n: y9 @: K
  31.     /*
    - J9 ?$ ^. z& o6 o8 ^+ w  \" z
  32.        Event Recorder:& r- H1 Z$ g$ h& I" U
  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。
    + q: v2 O* h% k# w6 _$ j1 ^! _
  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
    - R6 I" B, z& F% t5 |7 o
  35.     */    . g/ ^6 n2 i2 A4 @  A- C
  36. #if Enable_EventRecorder == 1    X' \3 t9 `& Q# K4 J
  37.     /* 初始化EventRecorder并开启 */4 J5 t( r: w" F% `9 f0 y
  38.     EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);4 n4 ]# T' R# l6 W* n; o$ A
  39.     EventRecorderStart();. U, X! G) U9 P
  40. #endif7 I# H8 d1 w2 z7 x3 |6 j: N* y
  41. ! H* \) j! M1 ~' p0 g
  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 */' g" S) [  f9 g0 B- g$ m& j  `
  43.     bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    1 D0 j' T: k" u+ _
  44.     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */3 \; Z) B% a1 l8 ]6 S+ o, W$ A% b  F
  45.     bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    3 ~: J* I6 u8 ^8 V
  46.     bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    ; y# d: e$ ], C* [, n6 i$ D  G+ y
  47. }
复制代码

2 N; P4 y' b9 k% Y- C' K  MPU配置和Cache配置:
, t# u2 {$ j, R! q9 \- N9 {4 R0 c$ c3 F9 r* Y. t2 \9 f' 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。
$ i* c0 G& Y2 C7 _! U; L0 {: G( ]6 e8 P5 f' ]# O& T) j8 {! D
  1. /*
    * I" z) Y6 i1 }; {7 M/ C' ]1 a
  2. *********************************************************************************************************
    % s7 o4 \0 v* E/ Y! q5 k
  3. *    函 数 名: MPU_Config( c; Z. g, e  Q. ?5 y/ I8 |0 N
  4. *    功能说明: 配置MPU+ w, p! u, k& E" K+ M! {" K  [
  5. *    形    参: 无  P0 f4 ~; o2 A. A2 `" |
  6. *    返 回 值: 无, p( u, N# k& y4 P6 {# B
  7. *********************************************************************************************************
      q; ?; R5 a1 g, M; i4 o  V5 m
  8. */
    + L: @0 `6 M/ H6 \- s
  9. static void MPU_Config( void )
    # D9 P" _7 L% A9 t
  10. {% H3 ]8 [0 K, f# X( S
  11.     MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;3 g. U+ G: @3 C9 W& M, C" c
  12. # d# S4 V. a6 _; @
  13.     /* 禁止 MPU */
    $ u- y* P1 Q! ]( `
  14.     HAL_MPU_Disable();/ U4 |8 X! H. v

  15. 8 d, i0 n* x) T6 s8 ^7 m
  16.     /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */
    # f. M/ V1 r, w7 e
  17.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    1 H) w: e1 N+ G6 m* x6 i; N; f, C
  18.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;- f/ W1 ]+ R% D
  19.     MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;+ T  ~7 D( r. U8 m0 h
  20.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;% {- Q/ A" o6 P  R
  21.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;: ^/ n( ~( A2 K( H  D' Q* G
  22.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;6 b* }- p* T! G5 G  A8 ]
  23.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    4 E( ^( P* \4 u1 \3 B
  24.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;6 x4 ]+ |- s8 H% T3 e
  25.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    ( X' ]5 o! Z( v1 r
  26.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;6 _* g( W. v8 _
  27.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    & L, }" j3 s# F4 F* }) p* c3 U7 R

  28. / W7 F% p. V- d- M. o
  29.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    - _' \, \, ~0 p3 f5 z* Q* `8 p+ ~" I

  30. ( L  x& W* o' h: B0 m

  31. ' X- i- X7 W4 \+ ]
  32.     /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */- R: i+ v' |- j3 ^: V9 h, E
  33.     MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    3 L# Q1 E2 l" C1 {; H+ Z/ [
  34.     MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;) x) r4 y7 L# {& H
  35.     MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;   
    . q3 i2 c/ E( r' F3 Y: S3 Q
  36.     MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    ( `8 _' V) F  q( y0 ^( k1 y- G
  37.     MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    " L) b8 P. z: i9 u7 o
  38.     MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;   
    * [! f6 t; Q3 Z2 x" [( g! A8 H
  39.     MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;7 i1 e  Z- ?2 k3 O+ o% z
  40.     MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    2 J$ C5 V/ M$ {% Z" ?: k, l
  41.     MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;& }+ w4 m" V  T( @# T
  42.     MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;. E. d! |% [4 O0 O% a) v
  43.     MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    : i$ Z6 x' i) ?
  44. - ^8 u7 p0 v2 [6 X1 n. Z  H+ A  ^& f
  45.     HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);4 z+ c8 n* m: A: }1 j

  46. * E; e$ g* q7 N# v  y' C, L6 {
  47.     /*使能 MPU */
    , [' _' r; n" L% ~: N- c& f5 A# l
  48.     HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);) [# U/ C% q# J! X% C
  49. }$ x9 H+ @* r) g* X3 t2 x  H
  50. / i- m) @7 a6 `7 ^3 `
  51. /*1 {- e/ t: `, D) ~& [
  52. *********************************************************************************************************
    $ E6 n8 J6 k: o  Y, }
  53. *    函 数 名: CPU_CACHE_Enable+ x8 q" e6 n8 t* O; U# M
  54. *    功能说明: 使能L1 Cache
    ! \5 }, X5 R/ J2 v# U
  55. *    形    参: 无% _! M% g* P2 }4 Y" U
  56. *    返 回 值: 无
    3 m- T; N3 }, O( |% n3 q- h
  57. *********************************************************************************************************
    ' q) g) m, t" I9 ^  ]" N! H
  58. */
    * ?2 _1 G% v  G0 x
  59. static void CPU_CACHE_Enable(void). w4 O0 ^" m: m7 _# J
  60. {% B# L0 X* ^8 B9 q
  61.     /* 使能 I-Cache */
    & O5 x. [3 S6 T5 J
  62.     SCB_EnableICache();
    $ Q; E2 f% }  w) X3 Q  N
  63. , S% U- v0 ]3 k) D: }
  64.     /* 使能 D-Cache */! S" A# k$ K, j; z2 i! r
  65.     SCB_EnableDCache();/ f# ^0 {/ ^- @7 E# w
  66. }
复制代码

; }% ~1 T5 P4 }. S8 W+ T  主功能:* Y6 _% ?. ?' T+ Z% M% |! S

2 y5 @! D) I# b" S主程序实现如下操作:- \9 l0 R! C- C7 O

& U) V' E" N1 l 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。: e4 `& d8 }. r" d" ]
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。, ~7 m% j) X# t0 z8 X
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。0 r( F% e( z% H. C1 P% m
  1. /*
    9 p. _; t3 X. @) ~  ?8 U& s
  2. *********************************************************************************************************5 D4 x. A. a7 M' O
  3. *    函 数 名: main
    9 C3 J' @( l! g
  4. *    功能说明: c程序入口
    ! Z, g3 U  `2 X# X+ |8 v% o) B
  5. *    形    参: 无
    6 j$ U' _2 X- C1 t+ a8 H1 s' H
  6. *    返 回 值: 错误代码(无需处理)
    * b! C% U6 X$ z2 G6 T; w+ g) c6 ^
  7. *********************************************************************************************************
    5 o  @. q+ L9 ~( w
  8. */* A1 a* r, d4 }; |5 P( ?$ l
  9. int main(void)
    : L/ N6 l' _& z1 Q' Z# u4 L8 q6 L
  10. {
    7 `$ J& `; d; [' b
  11.     uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */. c6 A) A9 w+ @

  12. / R% d* }& v+ }8 r/ V6 J$ l

  13. / q. z* _* E* a" M9 g& b
  14.     bsp_Init();        /* 硬件初始化 */+ r+ o/ Z" D- @# H  ]  I
  15.     PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */& S. b9 W2 r0 N- X8 U5 [+ P
  16. : t2 l  b$ W0 r  a" |
  17.     PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    , X& Q3 B/ _3 e7 A# |6 @1 I

  18. 1 S4 n4 W  m* p
  19. ) I# |0 v, E% B) \
  20.     bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    $ i) ^7 v  E/ N4 J

  21. + J$ c8 m) [$ G* `
  22.     /* 进入主程序循环体 */
    6 W, ~' j' h% P" r
  23.     while (1)
    7 s. s, V% `- A1 g( |9 R' C" I
  24.     {( b. o# I/ `: `0 _
  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 */0 u( ?; l' i/ ?8 B+ M

  26. / v% D# e0 g3 L- C+ j5 U

  27. % D8 H2 U) Q# w% M
  28.         if (bsp_CheckTimer(0))    /* 判断定时器超时时间 */
    5 s7 t0 T; H* T2 b
  29.         {( w! b5 j1 f' J) V! Q' {
  30.             /* 每隔100ms 进来一次 */$ |1 }. j2 k" [8 A' |: V
  31.             bsp_LedToggle(4);    /* 翻转LED2的状态 */   
    1 C* d% n9 `$ Q5 d  _4 h/ _2 K
  32.         }6 e, [- B& m7 B/ y% o) l' `# `* ]

  33. & @" x7 r, Q/ r2 K. M2 R6 r
  34.         ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */  Z# e: I) ~5 P7 T& ?  d" k
  35.         if (ucKeyCode != KEY_NONE)
    , U8 ^0 G/ f3 c4 l8 |- O
  36.         {
    * J4 B6 s9 z1 E# H2 O% B; m. ~
  37.             switch (ucKeyCode)
    9 L5 j) I8 j& ?7 a* n
  38.             {4 ~1 c% h* N& N1 d: R
  39.                 case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下 */
    7 C. X- r, B0 B* z. c
  40.                     arm_cfft_f32_app();
    7 b4 z( k  _) j5 h7 q6 I1 w& y
  41.                     break;, r1 y0 _+ J+ f
  42. ( y8 P- U  r- L, t2 r6 V
  43.                 case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下 */) L: C  i% F+ _
  44.                     arm_cfft_f64_app();. @6 u8 M+ j7 f/ {6 X; Q& W
  45.                     break;' F" A5 T: ?2 z) h3 f! y$ d
  46. 5 s- k4 N: r  x# P

  47. 1 b+ e5 T& N- j1 ?5 X( ]( z
  48.                 default:8 d. P8 [) |. h
  49.                     /* 其它的键值不处理 */
    : I1 P6 x% h1 K. z
  50.                     break;
    , g' n7 R/ _0 U& m7 s
  51.             }' _1 I5 S* M8 ]  Q5 Y% U' j4 o/ A
  52.         }+ Q6 k. w: e7 R8 J

  53. % z3 J- {$ r" `+ A
  54.     }! V% @& ?* d3 n' L/ Y2 h
  55. }
复制代码
: f. o- t! U! d( {0 C" v) e; I
30.7 总结5 i' H& {1 Z" {
本章节设计到FFT实现,有兴趣的可以深入了解源码的实现。8 X( }0 B& B) F4 ~' g; d

2 E0 ~  z; g; O9 ^' w# y9 C( x/ H
5 y7 Q1 m' V1 |4 d8 I' H
赞 收藏 评论0 发布时间:2022-1-1 22:00

举报

0个回答

所属标签

相似技术帖

官网相关资源

关于
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新与技术
意法半导体官网
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
官方最新发布
人形机器人运动控制、感知与智能配电
半导体创新技术与应用方向
EE架构与软件定义汽车
12V/48V 汽车智能配电(SPD)
区域控制单元(ZCU)与分区架构
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版