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：

       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)。
" A: y/ G" m8 a      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：
7 ]% Q: p/ D: }' c9 @! _

1. 1 /*
   
2.   2 *********************************************************************************************************
   9 T: @* U! }  e
3.   3 *                                     MICIRUM BOARD SUPPORT PACKAGE
   1 N  H* e/ K4 p+ X; w. R4 r
4.   4 *
   ' T* t1 _0 n3 E7 B
5.   5 *                             (c) Copyright 2007; Micrium, Inc.; Weston, FL
   6 a3 {& e2 P7 p1 P* _5 q
6.   6 *
   
7.   7 *               All rights reserved.  Protected by international copyright laws.
   
8.   8 *               Knowledge of the source code may NOT be used to develop a similar product.
   
9.   9 *               Please help us continue to provide the Embedded community with the finest
   * H- ^. F3 {3 m$ Y6 R
10. 10 *               software available.  Your honesty is greatly appreciated.
    " M. `$ j( i1 }! ]3 |! L
11. 11 *********************************************************************************************************
    
12. 12 */
    ! ~# i' V  v$ c% h" ^( P3 {- |" E& H; n
13. 13
    6 p- v- i! `. C, k) ^8 a
14. 14 /*
    # h5 T3 Q0 i7 Y* q/ z4 H, f$ S3 @
15. 15 *********************************************************************************************************
    
16. 16 *
    
17. 17 *                                        BOARD SUPPORT PACKAGE
    % x9 D( e0 x. ~( I
18. 18 *
    
19. 19 *                                     ST Microelectronics STM32
    
20. 20 *                                              with the
    
21. 21 *                                   STM3210B-EVAL Evaluation Board
    
22. 22 *
    0 Y* ?1 J8 R# [9 C. j- F5 P' p
23. 23 * Filename      : bsp.c
    
24. 24 * Version       : V1.00
    # _3 }0 S1 ^: c8 Y
25. 25 * Programmer(s) : Brian Nagel
    + R4 t+ i; |4 L
26. 26 *********************************************************************************************************
    
27. 27 */
    5 ?; G9 g3 G: p9 Q) m, T
28. 28
    
29. 29 /*
    5 R3 K/ ?% o/ ~* E" m
30. 30 *********************************************************************************************************
    
31. 31 *                                             INCLUDE FILES
    2 d; x+ f, V# s/ U9 |! Y$ W8 K4 x: E, m
32. 32 *********************************************************************************************************
    7 Y( Q) E# v9 ?; @( M
33. 33 */
    ( D8 r) t! q' h: O
34. 34
    
35. 35 #define  DSP_ASM
    # a0 C5 `4 P4 [/ O  O% }3 [
36. 36 #include "stm32f10x.h"
    # X; f0 k  d( ?: c# Z9 @0 h1 E! Y
37. 37 #include "dsp_asm.h"
    + _" O7 e# |; z  T
38. 38 #include "stm32_dsp.h"
      K7 @6 Y1 ~* T0 W  W+ m# O3 u# G/ }+ Z. L
39. 39 #include "table_fft.h"
    
40. 40 #include <stdio.h>
    " O- T- s& `7 \) p. \) b. {
41. 41 #include <math.h>
    
42. 42
    8 e; U# A7 R, `' D4 t
43. 43
    ; a9 t% z. z& E" s
44. 44 /*
    
45. 45 *********************************************************************************************************
    
46. 46 *                                           LOCAL CONSTANTS
    
47. 47 *********************************************************************************************************
    
48. 48 */
    
49. 49 #define PI2 6.28318530717959
    
50. 50 #define NPT_1024 1024
    7 |1 E5 i) h& d, z* p7 L
51. 51 //#define NPT_256 256
    1 a! i( _+ U0 C+ K5 N
52. 52 //#define NPT_1024 1024
    " \" ^" l6 y. b" a! B0 [& ]
53. 53
    9 X/ t/ ]3 F3 f0 p0 h; C# d
54. 54 // N=64,Fs/N=50Hz,Max(Valid)=1600Hz
    ) \- @: X! X( T1 Z# ?3 U
55. 55 #ifdef NPT_64
    . v7 X3 |; R+ M- @* K
56. 56 #define NPT 64
    : Q+ x6 }( T9 u6 j( C- z9 J5 E
57. 57 #define Fs  3200
      O$ ~! H% L$ y7 J2 R/ j" D
58. 58 #endif
    
59. 59
    & [4 v0 [' ]: [
60. 60 // N=256,Fs/N=25Hz,Max(Valid)=3200Hz
    
61. 61 #ifdef NPT_256
    
62. 62 #define NPT 256
    9 r- ]9 r) C2 x8 v. H4 A1 }3 T( ]
63. 63 #define Fs  6400
    
64. 64 #endif
    5 G: C, g* D3 J! G' q1 o
65. 65
    ! v: B$ E2 D, D; k2 U/ K7 e7 d: R4 ^
66. 66 // N=1024,Fs/N=5Hz,Max(Valid)=2560Hz
    . P( d- W- Z* f
67. 67 #ifdef NPT_1024
    
68. 68 #define NPT 1024
    ; ~! k' v9 O+ L  k" O
69. 69 #define Fs  5120
    9 T9 x: |- G$ O: p4 b* a
70. 70 #endif
    % W' z; L7 m) v* h4 a+ c
71. 71
    7 i' U# a, O* L% e2 \' i
72. 72
    
73. 73 /*
    - C1 U3 E9 x. p/ V4 p$ P* n
74. 74 *********************************************************************************************************
    + w$ O: g( G! i1 U8 r- C3 E
75. 75 *                                          LOCAL DATA TYPES
    ( e0 _2 V/ Q0 [' q) X) x
76. 76 *********************************************************************************************************
    * h1 @+ i7 ?( {
77. 77 */
    ' ?& _- a9 q9 {2 I2 i/ i
78. 78
    1 |* v+ F8 I5 x
79. 79
    ) @# L& T6 `, S: F/ ^
80. 80 /*
    - l/ Y2 B1 b2 }3 ~; O/ M
81. 81 *********************************************************************************************************
    ) V& X! G) a% ~3 m3 w* l# [! {8 C
82. 82 *                                            LOCAL TABLES
    % F2 @  I& Z5 f$ q
83. 83 *********************************************************************************************************
    
84. 84 */
    
85. 85
    
86. 86
    
87. 87 /*
    9 m0 m- x" s: w. H2 N' f' @
88. 88 *********************************************************************************************************
    + R" W5 a, ?& r8 t
89. 89 *                                       LOCAL GLOBAL VARIABLES
    9 w) F9 h+ H  [8 n6 T0 r+ e
90. 90 *********************************************************************************************************
    : I' _8 A; y: k* z4 V. X; F
91. 91 */
    0 Q2 R. _' H9 B% B6 r( r
92. 92 long lBUFIN[NPT];         /* Complex input vector */
    + N, u6 B7 c5 h
93. 93 long lBUFOUT[NPT];        /* Complex output vector */
    
94. 94 long lBUFMAG[NPT];/* Magnitude vector */
    , Z. U; T/ s7 G; }- @
95. 95 /*
    , j' o% v. c/ B; Q
96. 96 *********************************************************************************************************
    
97. 97 *                                      LOCAL FUNCTION PROTOTYPES
    
98. 98 *********************************************************************************************************
    
99. 99 */
    
100. 100 void dsp_asm_powerMag(void);
     * X/ `/ h4 n, ^) [  b/ p" ^
101. 101
     - e! b( c# j. z% T0 F6 I" x4 E" ?
102. 102 /*
     . G. _8 i7 E; d& B1 ~) y/ i; |
103. 103 *********************************************************************************************************
     
104. 104 *                                     LOCAL CONFIGURATION ERRORS
     9 [! {# H$ [* |- I3 T" u
105. 105 *********************************************************************************************************
     
106. 106 */
     
107. 107
     1 n3 k+ P. W/ A& v6 S
108. 108
     
109. 109 /*
     & q( ^$ H- Z) e# H8 r! I2 W- o2 P
110. 110 ******************************************************************************************************************************
     , {. d! V; W7 S" s5 l
111. 111 ******************************************************************************************************************************
     7 b/ R- e( N  H2 h" k- r+ u
112. 112 **                                         Global Functions
     1 P* L, c) N- {3 H
113. 113 ******************************************************************************************************************************
     
114. 114 ******************************************************************************************************************************
     ; d% h. f# @5 v! u* g
115. 115 */
     9 N/ s' A* i0 E& b6 B/ j7 K
116. 116
     
117. 117 void  dsp_asm_init()
     : r( l! G5 ~$ y
118. 118 {
     " {' |4 ]3 B  d$ ~7 v. b3 D
119. 119   u16 i=0;
     
120. 120   float fx;
     
121. 121   for(i=0;i<NPT;i++)
     ; \  ]$ @6 l' U/ c
122. 122   {
     8 w5 g+ g" g; v; @& n
123. 123     fx  = 4000 * sin(PI2*i*50.0/Fs) + 4000 * sin(PI2*i*2500.0/Fs) + 4000*sin(PI2*i*2550.0/Fs);
     . V/ s! l+ j  ?$ P# V% E8 S# A3 @) \
124. 124     lBUFIN[i] = ((long)fx)<<16;
     
125. 125   }
     
126. 126 }
     4 a+ R4 U2 j% ^3 ]
127. 127
     8 ]/ f1 r& L2 F$ z) Z; v3 o' C; r
128. 128 void  dsp_asm_test()
     , i) l6 M4 H! V) j2 N
129. 129 {
     - V% f0 r7 A0 Y- |+ ~
130. 130
     3 p  N; G* O5 f/ V
131. 131 #ifdef NPT_64
     3 Z6 x2 ?" R# g0 s
132. 132   cr4_fft_64_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
     $ H1 _! |: n8 V4 @5 @
133. 133 #endif
     7 Q. [, {$ Q8 L
134. 134
     
135. 135 #ifdef NPT_256
     
136. 136   cr4_fft_256_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
     
137. 137 #endif
     
138. 138
     
139. 139 #ifdef NPT_1024
     
140. 140   cr4_fft_1024_stm32(lBUFOUT, lBUFIN, NPT);
     7 p; x2 S( F4 E8 E; R5 _
141. 141 #endif
     : o  g5 t2 m+ ?6 _4 G& _1 B! {
142. 142
     3 m9 s' p( @9 W4 v
143. 143   // 计算幅值
     
144. 144   dsp_asm_powerMag();
     4 h% j6 G/ B- j8 ^
145. 145   
     ; d; F6 Z/ [1 |2 Y# `% \: D
146. 146 }
     
147. 147
     
148. 148 void dsp_asm_powerMag(void)
     + E2 O2 s. ]0 q) b, f
149. 149 {
     
150. 150   s16 lX,lY;
     
151. 151   u32 i;
     ) L& ]2 i0 _, I  _- Y* o
152. 152   for(i=0;i<NPT/2;i++)
     : w9 d/ r# |. ?; N9 J# ?
153. 153   {
     ) z& d+ v% |7 a
154. 154     lX  = (lBUFOUT[i] << 16) >> 16;
     
155. 155     lY  = (lBUFOUT[i] >> 16);
     
156. 156     {
     . }4 R) d) v& E! h) s5 J/ f. w
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;
     
160. 160     lBUFMAG[i]    = (u32)(Mag * 65536);
     
161. 161     }
     
162. 162   }
     ! J. l3 z) _4 ^5 y2 F
163. 163 }

复制代码

1. 1 /*
   ( a- m" ~4 ?3 L& L$ |
2. 2 *********************************************************************************************************
   
3. 3 *                                     MICIRUM BOARD SUPPORT PACKAGE
   
4. 4 *
   
5. 5 *                             (c) Copyright 2007; Micrium, Inc.; Weston, FL
   / M; L! M3 a/ i7 Q; }
6. 6 *
   
7. 7 *               All rights reserved.  Protected by international copyright laws.
   
8. 8 *               Knowledge of the source code may NOT be used to develop a similar product.
   # n. z$ m( t2 Q; T& S" C! n% _
9. 9 *               Please help us continue to provide the Embedded community with the finest
   
10. 10 *               software available.  Your honesty is greatly appreciated.
    ) l5 m/ P: e; {$ u- B# T* [
11. 11 *********************************************************************************************************
    
12. 12 */
    - v8 U2 [9 _* t% O
13. 13
    
14. 14 /*
    
15. 15 *********************************************************************************************************
    * q- v0 ]4 }2 ?8 n- e: l
16. 16 *
    % [- x/ I- n$ @& w1 [  ^+ t
17. 17 *                                        BOARD SUPPORT PACKAGE
    
18. 18 *
    
19. 19 *                                     ST Microelectronics STM32
    ; [4 i, |) O1 d  k+ C9 O
20. 20 *                                              with the
    
21. 21 *                                   STM3210B-EVAL Evaluation Board
    : v5 s; O$ Y% g3 f; E, a
22. 22 *
    , m2 n  @# P/ Y& O( \& E
23. 23 * Filename      : bsp.h
    - Y5 J+ ]- g% a9 v) @8 {) J! j) B
24. 24 * Version       : V1.00
    
25. 25 * Programmer(s) : Brian Nagel
    ! m( j2 H; o6 j- E0 Y" e1 Z
26. 26 *********************************************************************************************************
    
27. 27 */
    % b7 C4 X! b& R+ K) y
28. 28
    . X. \/ R  |9 o; h2 z8 v# D; W/ A
29. 29 #ifndef  __DSP_ASM_H__
    
30. 30 #define  __DSP_ASM_H__
    , R7 ?% r6 P5 [! X$ c( W8 a
31. 31
    ; `- |/ `5 v1 ?$ b% {. b3 l, Y
32. 32 /*
    - T' l) h7 I% D. j
33. 33 *********************************************************************************************************
    
34. 34 *                                               EXTERNS
    ( x- K* f: K5 Z& F# A
35. 35 *********************************************************************************************************
    , \8 o( A" f* q
36. 36 */
    $ ~/ m* v& P: L6 I& E: n
37. 37
    
38. 38 #ifdef   DSP_ASM
    . z  g6 {( W) _2 [$ x
39. 39 #define  DSP_EXT
    / e2 c7 M! `. @8 v- W' B2 M7 A
40. 40 #else
    7 O; f' S4 W0 U* n/ O9 g
41. 41 #define  DSP_EXT  extern
    
42. 42 #endif
    . v% h1 @; b2 z5 {
43. 43
    $ O+ j5 R  K. P% y% p, B' j
44. 44 /*
    
45. 45 *********************************************************************************************************
    
46. 46 *                                             INCLUDE FILES
    8 I. B7 A( u, v2 |
47. 47 *********************************************************************************************************
    
48. 48 */
    ( a* c6 ~( A) @' l; }! J  a
49. 49
    . ^- D' o" `6 ?/ U
50. 50
    
51. 51
    
52. 52
    
53. 53 /*
    " S2 ]( U% `7 V& j' C& ?* F
54. 54 *********************************************************************************************************
    
55. 55 *                                          GLOBAL VARIABLES
    
56. 56 *********************************************************************************************************
    + M) z7 s1 v0 |
57. 57 */
    
58. 58
      o. O! [+ I& }7 p0 `( t# S
59. 59
    
60. 60 /*
    
61. 61 *********************************************************************************************************
    # h+ i8 p  j* _9 c: ^
62. 62 *                                               MACRO'S
    
63. 63 *********************************************************************************************************
    
64. 64 */
    , \# R+ N( ~* x( w( X8 v
65. 65
    
66. 66
    8 n  @3 V+ K% X
67. 67 /*
    6 {1 w0 ~) w& i! y3 _4 k9 m
68. 68 *********************************************************************************************************
    
69. 69 *                                            FUNCTION PROTOTYPES
    
70. 70 *********************************************************************************************************
    0 H: U; B+ n' k6 }1 S
71. 71 */
    & `2 M8 }0 f  r8 I) t( N
72. 72
    ' z/ I9 `, `  ~$ q
73. 73 void    dsp_asm_test(void);
    
74. 74 void  dsp_asm_init(void);
    ' A. P2 F& D) q8 d: j
75. 75
    . O5 r; k! k2 t/ s! N; p5 k7 T
76. 76 #endif                                                          /* End of module include.                               */

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3 ^( p7 q# q& {! d

     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
2 ~# A6 y) n0 b7 X; V) }    float X    = NPT * ((float)lX) /32768;  
    float Y    = NPT * ((float)lY) /32768
    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。
     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，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
% {4 D) [& `+ l6 e6 x256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

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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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