本篇内容将简要分析STM32自带的DSP库文件，其用汇编语言编写，代码执行效率明显优于C语言，ST公司封装好了了库文件，我们不必看懂其汇编代码，只要会调用接口函数即可。

1,代码分析

    首先我们需要在一个已经建立好的工程文件里添加如下编译路径：

工程需要添加的文件如下图：

" F. I: L8 p, V7 x' f5 U2 n% m. K6 B       为了产生fft变换信号，我们可以自己产生个采样信号：使用三角函数生成采样点，供FFT计算，fx  = 4000 * sin(PI2*i*50.0/Fs) + 4000 * sin(PI2*i*2500.0/Fs) + 4000*sin(PI2*i*2550.0/Fs)。
- T4 d8 n, N6 S! p5 H; V      模拟采样数据,采样数据中包含3种频率正弦波：50Hz，2500Hz，2550Hz， lBUFIN数组中，每个单元数据高字(高16位)中存储采样数据的实部，低字(低16位)存储采样数据的虚部(总是为0)。
      其中dsp_asm_init()函数的作用是产生采样信号，实际工程应用中我们使用的是ADC采样的处理值。dsp_asm_test()函数的作用是进行FFT变换，并计算各次谐波幅值。具体代码参见下面：
+ }% }- f" r6 H3 r' g

1. 1 /*
   9 L1 u8 o$ L: U
2.   2 *********************************************************************************************************
   
3.   3 *                                     MICIRUM BOARD SUPPORT PACKAGE
   
4.   4 *
   0 v4 p2 y/ \, H3 A5 Z
5.   5 *                             (c) Copyright 2007; Micrium, Inc.; Weston, FL
   . g( J& _$ f& q8 @) u7 s
6.   6 *
   
7.   7 *               All rights reserved.  Protected by international copyright laws.
   % x7 M7 ^4 P! _4 E, L, e
8.   8 *               Knowledge of the source code may NOT be used to develop a similar product.
   2 ]7 V& ?! ^$ u' R
9.   9 *               Please help us continue to provide the Embedded community with the finest
   ( J, m& A" a8 b7 f, ?' w
10. 10 *               software available.  Your honesty is greatly appreciated.
    " G. }9 O% j) q
11. 11 *********************************************************************************************************
    
12. 12 */
    
13. 13
    ' x9 r. h' [3 N4 q
14. 14 /*
    + ^7 P7 a1 q5 m& L& i1 w( D
15. 15 *********************************************************************************************************
    
16. 16 *
    , b  h- p6 l7 [6 U. Q) h
17. 17 *                                        BOARD SUPPORT PACKAGE
    
18. 18 *
    
19. 19 *                                     ST Microelectronics STM32
    6 U* U4 A/ O5 j8 u8 N5 b
20. 20 *                                              with the
    + \5 O! X' x& Z2 ^; ~
21. 21 *                                   STM3210B-EVAL Evaluation Board
    
22. 22 *
    : @  D5 s& r( F  j
23. 23 * Filename      : bsp.c
    
24. 24 * Version       : V1.00
    
25. 25 * Programmer(s) : Brian Nagel
    - F. d) M( U8 H+ o# I. @
26. 26 *********************************************************************************************************
    
27. 27 */
    
28. 28
    
29. 29 /*
    9 X9 z* J( U% B; n
30. 30 *********************************************************************************************************
    
31. 31 *                                             INCLUDE FILES
      y% L  d5 z; i- {9 d! C- `( I8 N
32. 32 *********************************************************************************************************
    5 V5 b" O' G. t3 X: U5 n6 V
33. 33 */
    ; A; o& ]+ q& e9 x
34. 34
    
35. 35 #define  DSP_ASM
    
36. 36 #include "stm32f10x.h"
    
37. 37 #include "dsp_asm.h"
    , E8 ^: o" f6 i# W# v
38. 38 #include "stm32_dsp.h"
    0 q5 h4 c  T2 f1 J+ O
39. 39 #include "table_fft.h"
    * C/ c7 l# B% J  A; Y
40. 40 #include <stdio.h>
    
41. 41 #include <math.h>
    
42. 42
    . M6 B# c6 v/ x5 ~* B
43. 43
    % N" }/ S. O6 q3 [: G
44. 44 /*
    6 ^! J! O+ R' }, @' w, j
45. 45 *********************************************************************************************************
    : _. Q2 i" o0 P6 L1 E
46. 46 *                                           LOCAL CONSTANTS
    * b0 J% c. C9 o2 W6 ~
47. 47 *********************************************************************************************************
    ' ?% f9 g+ s8 I; r! r7 X
48. 48 */
    
49. 49 #define PI2 6.28318530717959
    4 H, x) j! D1 c. ]  z
50. 50 #define NPT_1024 1024
    + Y$ C# i; p: F/ a* X4 G' I/ K
51. 51 //#define NPT_256 256
    ' U8 E+ @0 W" t: r
52. 52 //#define NPT_1024 1024
    
53. 53
    
54. 54 // N=64,Fs/N=50Hz,Max(Valid)=1600Hz
      M4 m1 j# r$ d- v# W! C+ a
55. 55 #ifdef NPT_64
    ) b2 w5 {8 V3 q' T* [
56. 56 #define NPT 64
    % U7 |6 J# b1 `1 D/ E7 i4 d' D* W
57. 57 #define Fs  3200
    / b% p; n% G% V' a* K* u- w! ?
58. 58 #endif
    
59. 59
    . b8 e6 F1 |% }/ f6 L( M* b" D
60. 60 // N=256,Fs/N=25Hz,Max(Valid)=3200Hz
    
61. 61 #ifdef NPT_256
    ( A( `/ ~+ ~3 f- [- w
62. 62 #define NPT 256
    ) o6 j) x( y7 t7 ]3 G
63. 63 #define Fs  6400
    7 N: M. B$ N3 B- I! O0 Z/ J+ W; h1 A
64. 64 #endif
    
65. 65
    
66. 66 // N=1024,Fs/N=5Hz,Max(Valid)=2560Hz
    
67. 67 #ifdef NPT_1024
    # i+ K8 t0 D) b% C; n5 h
68. 68 #define NPT 1024
    * ~  z  N# t6 G( I) H
69. 69 #define Fs  5120
    9 J% ?4 J8 M9 N* R- l
70. 70 #endif
    : B1 n' F/ f+ V: h+ }# k
71. 71
    
72. 72
    
73. 73 /*
    
74. 74 *********************************************************************************************************
    
75. 75 *                                          LOCAL DATA TYPES
    * r! H: e) c# X/ k4 m+ v& N0 q
76. 76 *********************************************************************************************************
    ' C- [- v* M4 D2 D# S2 g
77. 77 */
    ( K+ V8 ^, o: a$ U# i
78. 78
    
79. 79
    + e7 l: k% z; u! v5 U
80. 80 /*
    ' K+ O' Q( a# `7 z$ X# [$ g
81. 81 *********************************************************************************************************
    * e' E8 V5 e- c2 O
82. 82 *                                            LOCAL TABLES
    / A# x# n* a5 m' l: P( x
83. 83 *********************************************************************************************************
    : W+ l* B( g9 i/ m; f2 \( a
84. 84 */
    1 s5 c3 w( c. H
85. 85
    0 N3 {; c4 j/ i
86. 86
    
87. 87 /*
    9 v7 u  b: G; O- {
88. 88 *********************************************************************************************************
    ' Q" F. X8 \  h: C$ v; [/ C
89. 89 *                                       LOCAL GLOBAL VARIABLES
    
90. 90 *********************************************************************************************************
    
91. 91 */
    
92. 92 long lBUFIN[NPT];         /* Complex input vector */
    * r9 i7 Y  @5 q2 O) Q) s& H
93. 93 long lBUFOUT[NPT];        /* Complex output vector */
    ( R) ^( X& ^) y. i7 W) y- Q
94. 94 long lBUFMAG[NPT];/* Magnitude vector */
    
95. 95 /*
    
96. 96 *********************************************************************************************************
    7 E3 }1 L* U. n6 ~& i
97. 97 *                                      LOCAL FUNCTION PROTOTYPES
    ' m3 J% i4 S/ P# X
98. 98 *********************************************************************************************************
    ) w9 r' A' }# f
99. 99 */
    
100. 100 void dsp_asm_powerMag(void);
     
101. 101
     . w7 `* z8 K) e) R3 K8 W
102. 102 /*
     # V% O0 y& v( d
103. 103 *********************************************************************************************************
     
104. 104 *                                     LOCAL CONFIGURATION ERRORS
     % Q0 {, L7 }/ o" E9 R& ?
105. 105 *********************************************************************************************************
     1 P) F! w3 k4 h4 @( k# I( l0 x5 b
106. 106 */
     % H* p; |/ q- Q! Z4 d4 x
107. 107
     1 ?; B. ?8 q5 s' J( m1 V& I  S
108. 108
     6 d( d/ I7 m2 O9 g5 v! j
109. 109 /*
     
110. 110 ******************************************************************************************************************************
     
111. 111 ******************************************************************************************************************************
     * r6 O# P9 z0 A3 j
112. 112 **                                         Global Functions
     : l( N' [, ^! N7 k; l6 J' ]' D, A1 G: Q
113. 113 ******************************************************************************************************************************
     
114. 114 ******************************************************************************************************************************
     " j/ G$ I( `- }
115. 115 */
       y2 \+ r1 k1 D+ |' R' k0 d$ U8 d
116. 116
     ( R5 o* P( C6 z. G2 T( E6 h: v
117. 117 void  dsp_asm_init()
     
118. 118 {
     
119. 119   u16 i=0;
     6 ^7 V7 j) W( y; c4 @5 W
120. 120   float fx;
     
121. 121   for(i=0;i<NPT;i++)
     
122. 122   {
     
123. 123     fx  = 4000 * sin(PI2*i*50.0/Fs) + 4000 * sin(PI2*i*2500.0/Fs) + 4000*sin(PI2*i*2550.0/Fs);
     8 C! n& R5 K- b9 Y  e) ^/ W& V8 H1 `
124. 124     lBUFIN[i] = ((long)fx)<<16;
     
125. 125   }
     3 Y9 a+ B5 q* k* b2 {9 b% X9 E
126. 126 }
     ' L; ]4 Z; A5 h# ?: L- M  `
127. 127
     
128. 128 void  dsp_asm_test()
     5 z5 ~/ U+ ~+ t$ u5 \. Z, S
129. 129 {
     0 ?. d) y/ U* `1 n# G/ l% x; r. v
130. 130
     6 V/ x3 Y1 t& e7 }; G0 p# z# p
131. 131 #ifdef NPT_64
     
132. 132   cr4_fft_64_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
     
133. 133 #endif
     
134. 134
     + m5 R* B8 G) y0 {4 O
135. 135 #ifdef NPT_256
     6 I: P6 K. d( G" t3 A6 u7 U
136. 136   cr4_fft_256_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
     % t/ u' L. C& s% J
137. 137 #endif
     
138. 138
     
139. 139 #ifdef NPT_1024
     3 k, k6 a4 X2 ^
140. 140   cr4_fft_1024_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
     9 ^% b* t4 j' A' L
141. 141 #endif
     
142. 142
     3 S  e2 S/ g& \' k/ M
143. 143   // 计算幅值
     
144. 144   dsp_asm_powerMag();
     5 \( }, r/ Q3 A' ~& q
145. 145   
     0 Y( L2 I, p  A2 F* B: i3 L
146. 146 }
     
147. 147
     ) V( Z7 l+ a8 _! z$ ^! L7 r: p
148. 148 void dsp_asm_powerMag(void)
     ( u, V% ]9 ^( o- V
149. 149 {
     
150. 150   s16 lX,lY;
     ) g2 b( b. b1 `# L+ Z0 L0 R
151. 151   u32 i;
     2 T4 o% ?4 O5 {5 P; T' ~  i* |- x+ R
152. 152   for(i=0;i<NPT/2;i++)
     4 l( U+ M) i  V. m. d7 n4 v
153. 153   {
     
154. 154     lX  = (lBUFOUT[i] << 16) >> 16;
     - _) X% c, e! `$ |
155. 155     lY  = (lBUFOUT[i] >> 16);
     2 q% c) W) h+ U) C8 m1 D7 Q8 ^% r
156. 156     {
     4 {9 O% i' M' U1 b
157. 157     float X    = NPT * ((float)lX) /32768;
     
158. 158     float Y    = NPT * ((float)lY) /32768;
     
159. 159     float Mag = sqrt(X*X + Y*Y)/NPT;
       [% a3 V2 ?% O5 y. T8 U8 k
160. 160     lBUFMAG[i]    = (u32)(Mag * 65536);
     
161. 161     }
     ) T' j$ U) d2 a( \5 p
162. 162   }
     ) E0 |$ n: @& R$ q; Y
163. 163 }

复制代码

1. 1 /*
   & j) u/ X: Z# o. @
2. 2 *********************************************************************************************************
   
3. 3 *                                     MICIRUM BOARD SUPPORT PACKAGE
   5 D# a5 ?8 L+ ]7 W& A, `
4. 4 *
   & W: d7 J" W( l. S2 S1 P9 ?
5. 5 *                             (c) Copyright 2007; Micrium, Inc.; Weston, FL
   + i3 f: z( ^% g
6. 6 *
   
7. 7 *               All rights reserved.  Protected by international copyright laws.
   . Q8 U7 G6 w( T) B
8. 8 *               Knowledge of the source code may NOT be used to develop a similar product.
   8 ?7 u  p3 K7 c4 h
9. 9 *               Please help us continue to provide the Embedded community with the finest
   $ i3 c3 e! E) G
10. 10 *               software available.  Your honesty is greatly appreciated.
    
11. 11 *********************************************************************************************************
    
12. 12 */
    ! I5 f5 A1 j% y" }" j8 I
13. 13
    
14. 14 /*
    
15. 15 *********************************************************************************************************
    
16. 16 *
    
17. 17 *                                        BOARD SUPPORT PACKAGE
    0 z4 V" X  x+ @2 ^" G& j
18. 18 *
    
19. 19 *                                     ST Microelectronics STM32
    5 U. \9 a. z: N9 W0 W
20. 20 *                                              with the
    * t0 F( T1 S& |9 \' h9 B
21. 21 *                                   STM3210B-EVAL Evaluation Board
    ' c8 D; {* A9 P2 B  x$ _! M
22. 22 *
    : d+ t. v6 `! A4 `( U% N
23. 23 * Filename      : bsp.h
    
24. 24 * Version       : V1.00
    
25. 25 * Programmer(s) : Brian Nagel
    
26. 26 *********************************************************************************************************
    
27. 27 */
    9 H( Q" m( d8 L& ]+ g, }
28. 28
    
29. 29 #ifndef  __DSP_ASM_H__
    
30. 30 #define  __DSP_ASM_H__
    ) @1 ?/ S% k4 s& {& @
31. 31
    
32. 32 /*
    
33. 33 *********************************************************************************************************
    
34. 34 *                                               EXTERNS
    . e  e# x/ E) ^' j7 ^1 G0 l
35. 35 *********************************************************************************************************
    % F! l2 F- q- @$ r5 m0 }
36. 36 */
    
37. 37
    " g, s- ^9 ~1 Z( V- ^( N
38. 38 #ifdef   DSP_ASM
    $ p. |; ]9 a- l  B% c
39. 39 #define  DSP_EXT
    
40. 40 #else
    
41. 41 #define  DSP_EXT  extern
    - F" s3 r$ D6 y9 A0 ?# T
42. 42 #endif
    % b0 P" u" o9 {& W1 Y- ]! Q
43. 43
    2 ]: u3 p. _( h7 [+ m
44. 44 /*
    1 o, I! s8 Q# K; P5 ]
45. 45 *********************************************************************************************************
    5 {0 d0 U; r  Y) a4 S9 O
46. 46 *                                             INCLUDE FILES
    ' M4 k! O9 ]9 R9 K" u
47. 47 *********************************************************************************************************
    ' r' ~' P. l2 n6 H! y4 B
48. 48 */
    
49. 49
    ) p* ?' `7 t/ R6 M9 F
50. 50
    
51. 51
    : Y' ^5 J+ n! I# h9 N
52. 52
    
53. 53 /*
      K* O, G- O, q4 c* G, {5 A
54. 54 *********************************************************************************************************
    
55. 55 *                                          GLOBAL VARIABLES
    " z9 m  N; r, e% V
56. 56 *********************************************************************************************************
    
57. 57 */
    . b% b* n3 {: j  d$ d* ?( H+ H
58. 58
    " e  N6 J9 T* w$ R) W+ i& H
59. 59
    * _4 S) u# @1 T; w
60. 60 /*
    
61. 61 *********************************************************************************************************
    
62. 62 *                                               MACRO'S
    
63. 63 *********************************************************************************************************
    8 |1 A2 S! y2 [6 A5 T
64. 64 */
    
65. 65
    
66. 66
    " A6 U, r1 Q* b  V% j! I
67. 67 /*
    ) `( b, e) k! H! z2 `1 R3 F; L8 r
68. 68 *********************************************************************************************************
    
69. 69 *                                            FUNCTION PROTOTYPES
    
70. 70 *********************************************************************************************************
    2 }3 G# E2 w3 j, b1 u, W! z/ O
71. 71 */
    
72. 72
    
73. 73 void    dsp_asm_test(void);
    / w+ n2 M3 U+ @
74. 74 void  dsp_asm_init(void);
    6 z4 b2 A  V& w6 n% i
75. 75
    
76. 76 #endif                                                          /* End of module include.                               */

复制代码

     着重分析下dsp_asm_powerMag()函数的作用，其函数就是求幅值，首先定义的的一个16位的有符号的数据IX 和IY 这两个只是中间变量，然后定义的i，是32位的无符号型。语句的目的是Mag = sqrt(X*X + Y*Y)/NPT。但直接这么写不符合DSP的计算习惯也就是不符合浮点运算的习惯。因此语句在for函数i写道 lX  = (lBUFOUT << 16) >> 16 就是取32位的i的低16位数据，lY  = (lBUFOUT >> 16);是取高16位数据。下面的两句
, N. ?/ I: o  f+ {$ l, ]5 P( L6 H    float X    = NPT * ((float)lX) /32768;  
    float Y    = NPT * ((float)lY) /32768
+ u+ Q0 f0 D  n) ]$ b' w' _    目的就是把数据浮点化，至于为什么是除以32768 。可以这么说，浮点化就好像10进制里面的科学计数法。32768=2的15次。除以32768也就是去除了浮点数后面的那个基数，只剩下前面的。比如1991 改写成1.991*10的三次幂，再除以10的三次方，只剩下1.991，便于余下的运算。至于最后一句要乘以65536是因为我们定义的数据和我们需要求得的数据都是无符号32位的，之前已经把32位的数据拆开又分别浮点化了又开了个根号，所以再把它变回来 只需要乘以2的16次，也就是65536.比如说问你什么时候生日，你说是19911030，然而DSP是不习惯这么干的，他需要把它拆开为1991和1030。再写成1.991x10的3次方和1.030x10的3次方。然后才能进行其他的运算。
* ~8 ^  P1 K5 e6 a+ n# \7 f4 v     这里是ST公司采用了DSP专用芯片（主要是指TI）的写法，也就是说尽管DSP的芯片类型很多，数据变量的定义也各有差异，但原理是一样的，最终还是要采用DSP习惯的运算方式。至于为什么一定要采用浮点运算，因为机器是傻子，然而TI公司的工程师是天才。

     main函数中我们只需在while（1）前加上dsp_asm_init();  dsp_asm_test();即可。
2 ]9 C% o; M* p+ l2，实验现象

       注意FFT运算结果的对称性，也即256点的运算结果，只有前面128点的数据是有效可用的。

     ① N=64,Fs/N=50Hz,Max(Valid)=1600Hz，64点FFt，采样率3200Hz,频率分辨率50Hz，测量最大有效频率1600Hz

64点FFT运算结果图（局部）：

     上图中，数组下标X对应的谐波频率为：N×Fs/64=N×3200/64=N*50Hz.

     lBUFMAG[1] 对应 50Hz谐波幅值。

    上图中由于FFT分辨率50HZ，最大只能识别1600Hz谐波，导致结果中出现错误的数据。

         ②N=256,Fs/N=25Hz,Max(Valid)=3200Hz，256点FFt，采样率6400Hz,频率分辨率25Hz，测量最大有效频率3200Hz
- k- v$ @6 n" ^, h0 S4 h4 }256点FFT运算结果图（局部）：

     上图中，数组下标X对应的谐波频率为：N×Fs/256=N×6400/256=N*25Hz.

     lBUFMAG[2] 对应 2×25 =50Hz谐波幅值

     lBUFMAG[100] 对应 100×25=2500Hz谐波幅值

     lBUFMAG[102] 对应 102×25=2550Hz谐波幅值

    ③N=1024,Fs/N=5Hz,Max(Valid)=2560Hz，1024点FFt，采样率5120Hz,频率分辨率5Hz，测量最大有效频率2560Hz

1024点FFT运算结果图（局部）：

    上图中，数组下标X对应的谐波频率为：N×Fs/1024=N×5120/1024=N*5Hz.

     lBUFMAG[10] 对应 10×5 =50Hz谐波幅值

     lBUFMAG[500] 对应 500×5=2500Hz谐波幅值

     lBUFMAG[510] 对应 510×5=2550Hz谐波幅值

总结：该工程中模拟信号源为：4000 * sin(PI2*i*50.0/Fs) + 4000 * sin(PI2*i*2500.0/Fs) + 4000*sin(PI2*i*2550.0/Fs)。

信号为1个50Hz、1个2500Hz、1个2550Hz的正弦波混合信号，幅值为均为4000。

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