DSP简介
STM32F4 采用 Cortex-M4 内核，相比 Cortex-M3 系列除了内置硬件 FPU 单元，在数字信
9 E5 X: c) L5 I* K$ C号处理方面还增加了 DSP 指令集，支持诸如单周期乘加指令（MAC），优化的单指令多数据指
令（SIMD），饱和算数等多种数字信号处理指令集。相比 Cortex-M3，Cortex-M4 在数字信号处
理能力方面得到了大大的提升。Cortex-M4 执行所有的 DSP 指令集都可以在单周期内完成，而
Cortex-M3 需要多个指令和多个周期才能完成同样的功能

' |/ l8 S8 }  x2 @6 \5 {5 q/ O以上都不重要。重要的是，它运算快就完了！！！具体多快，我们后面会有相应测试

一、可供移植的DSP文件
STM32F4 的 DSP 库源码和测试实例在 ST 提供的标准库，详细路径为：光盘→8，STM32
参考资料→STM32F4xx 固件库→STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0→Libraries→CMSIS→
DSP_Lib。
  @  u: E. J5 H( O8 d- NDSP_Lib 源码包的 Source 文件夹是所有 DSP 库的源码，Examples 文件夹是相对应的一些
& w8 w0 n8 v  P! }, G测试实例。这些测试实例都是带 main 函数的，也就是拿到工程中可以直接使用。接下来我们一
2 ~7 J2 }. C$ p- O: S0 g/ O, w一讲解一下 Source 源码文件夹下面的子文件夹包含的 DSP 库的功能。

7 O8 C. D! s7 D' F. Y/ z$ ?; d" |BasicMathFunctions
基本数学函数：提供浮点数的各种基本运算函数，如向量加减乘除等运算。
9 I$ d6 i+ s+ h& a  r
6 ^3 z) G& g5 K( \4 D; NCommonTables
arm_common_tables.c 文件提供位翻转或相关参数表。

. c  W. U! U% H/ ?+ n, Z1 NComplexMathFunctions
复杂数学功能，如向量处理，求模运算的。

, x- x) o8 G, ]; DControllerFunctions
7 z4 s9 H- i# N, U控制功能函数。包括正弦余弦，PID 电机控制，矢量 Clarke 变换，矢量 Clarke 逆变换等。
3 H" g! D2 Y5 W' ^9 r$ L, G; @
FastMathFunctions
* B0 o# A, {6 T1 V快速数学功能函数。提供了一种快速的近似正弦，余弦和平方根等相比 CMSIS 计算库要快
$ P$ W) ?8 ~! t. g7 Y0 T的数学函数。

FilteringFunctions
滤波函数功能，主要为 FIR 和 LMS（最小均方根）等滤波函数。

MatrixFunctions
矩阵处理函数。包括矩阵加法、矩阵初始化、矩阵反、矩阵乘法、矩阵规模、矩阵减法、
矩阵转置等函数。

, B5 W; p7 Z" p0 [( kStatisticsFunctions
, j! o2 M5 Z: E* S统计功能函数。如求平均值、最大值、最小值、计算均方根 RMS、计算方差/标准差等。
3 k7 i0 k# s1 ?3 r; U$ q6 v
SupportFunctions
" E! Y% }5 x0 r3 A& i支持功能函数，如数据拷贝，Q 格式和浮点格式相互转换，Q 任意格式相互转换。
' x1 Z7 V  n7 |  m% v) U) `
TransformFunctions
" Z* R/ P3 r* M0 F: T' x4 L8 S变换功能。包括复数 FFT（CFFT）/复数 FFT 逆运算（CIFFT）、实数 FFT（RFFT）/实数
  q- R" d5 c% B9 R7 LFFT 逆运算（RIFFT）、和 DCT（离散余弦变换）和配套的初始化函数
3 W" d/ G+ I% \0 x
!!! 所有这些 DSP 库代码合在一起是比较多的，因此，ST 为我们提了.lib 格式的文件
" Z. n: b" t+ C: n3 K8 H.lib 格式文件路径：光盘→8，STM32 参考资料→STM32F4xx固件库→STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0→Libraries→CMSIS→Lib→ARM。根据自己的需求选择不同的.lib文件。
3 D% f, Y4 B# K+ g3 l我们所用的STM32F4 属于 CortexM4F 内核，小端模式，应选择：arm_cortexM4lf_math.lib(浮点 Cortex-M4
$ P; m8 h" S7 U/ e# i" P9 |3 n3 a: W+ e小端模式)。
5 b, q+ j% m" w! ?示例：pandas 是基于NumPy 的一种工具，该工具是为了解决数据分析任务而创建的。
) a) s/ b9 Q1 d/ k  }  F
二、arm_cortexM4lf_math.lib
4 f1 r' ^. u  r3 P1.可使用的DSP函数
) X8 X3 E% Z8 J" Y我们打开.lib文件可看到，里面存有编译后的.o文件，也就是提供可使用的DSP函数。
根据函数名可以粗略了解其含义，也可以度娘搜索DSP函数XXX，即可查到其含义。
后续将在实验中一一讲解。
& t( o6 `" s9 ]6 z1 m4 U
- {- F2 E0 F- O( {1 B  m代码如下（示例）：
5 Q2 n- l7 n# Y2 `  ]+ W
# F/ a" v9 i8 ^5 E4 a: }+ Q& m

1. arm_dot_prod_f32.o/
   & K2 i: K- t7 y1 S
2. arm_dot_prod_q7.o/
   / _0 M' k  _+ S* c
3. arm_dot_prod_q15.o/
   0 \4 e  d' j- O% M/ L! M  K
4. arm_dot_prod_q31.o/
   ! l1 g! S$ O9 e( W* k
5. arm_negate_f32.o/
   
6. arm_negate_q15.o/
   
7. arm_negate_q31.o/
   ) R$ t! S/ ?3 T$ h6 E
8. arm_offset_f32.o/
   
9. arm_offset_q15.o/
   
10. arm_offset_q31.o/
    
11. arm_cmplx_conj_f32.o/
    
12. arm_cmplx_conj_q15.o/
    
13. arm_cmplx_conj_q31.o/
    2 ~& Q& V2 U2 c  N+ |7 V7 x
14. arm_cmplx_dot_prod_f32.o/
    
15. arm_cmplx_dot_prod_q15.o/
    
16. arm_cmplx_dot_prod_q31.o/
    
17. arm_cmplx_mag_f32.o/
    
18. arm_cmplx_mag_q15.o/
    
19. arm_cmplx_mag_q31.o/
    . J: V4 y: G  U+ n# W  x7 {8 m
20. arm_cmplx_mag_squared_f32.o/
    
21. arm_cmplx_mag_squared_q15.o/
    ( ^7 g* Z0 f) v' v) Z/ y
22. arm_cmplx_mag_squared_q31.o/
    + o1 `' k0 X* o5 V
23. arm_cmplx_mult_cmplx_f32.o/
    
24. arm_cmplx_mult_cmplx_q15.o/
    " ~7 ?+ I8 `& V8 i. h7 t- M
25. arm_cmplx_mult_cmplx_q31.o/
    & G4 y" `8 w+ c/ k) q* T% J1 \
26. arm_cmplx_mult_real_f32.o/
    6 n9 S  P" J" b8 P1 U- [
27. arm_cmplx_mult_real_q15.o/
    - f& |- Y5 G& ?7 J( Z7 G+ q
28. arm_cmplx_mult_real_q31.o/
    
29. arm_biquad_cascade_df1_32x64_init_q31.o/
    / L9 T9 r% ]: S& n
30. arm_biquad_cascade_df1_32x64_q31.o/
    
31. arm_biquad_cascade_df1_f32.o/
    
32. arm_biquad_cascade_df1_fast_q15.o/
    7 g; @$ ~1 ~' O4 t  g9 r9 A
33. arm_biquad_cascade_df1_fast_q31.o/
    5 P4 m# v$ F2 [2 J# o1 i
34. arm_biquad_cascade_df1_init_f32.o/
    ! E8 c4 q/ u; ?" T6 ~
35. arm_biquad_cascade_df1_init_q15.o/
    7 \  M' U* c/ b' V
36. arm_biquad_cascade_df1_init_q31.o/
    % n5 Q3 w3 v: u7 f% @% r
37. arm_biquad_cascade_df1_q15.o/
    
38. arm_biquad_cascade_df1_q31.o/
    ; x. ~) S  z( B* q6 C
39. arm_biquad_cascade_df2t_f32.o/
    : A+ f/ f- o( r7 u  `4 P" b1 P3 k
40. arm_biquad_cascade_df2t_init_f32.o/
    : S& s! S) G4 x' A0 }
41. arm_conv_fast_opt_q15.o/
    
42. arm_conv_fast_q15.o/
    7 U/ ~' f, k1 j) [
43. arm_conv_fast_q31.o/
    ( B/ U  y% K5 C5 V
44. arm_conv_opt_q7.o/
    
45. arm_conv_opt_q15.o/
    9 h- k) M4 E9 Z
46. arm_conv_partial_f32.o/
    & a3 z- \6 ?2 n
47. arm_conv_partial_fast_opt_q15.o/
    - l7 F  @) s# V( y. S
48. arm_conv_partial_fast_q15.o/
    7 v& ?" z  |3 }9 ~8 A
49. arm_conv_partial_fast_q31.o/
    
50. arm_conv_partial_opt_q7.o/
    7 ?1 @1 z! `6 d. J: F" e
51. arm_conv_partial_opt_q15.o/
    
52. arm_conv_partial_q7.o/
    
53. arm_conv_partial_q15.o/
    
54. arm_conv_partial_q31.o/
    
55. arm_correlate_f32.o/
    
56. arm_correlate_fast_opt_q15.o/
    
57. arm_correlate_fast_q15.o/
    * S- l/ c& l# V5 D/ p2 |
58. arm_correlate_fast_q31.o/
    1 L. v9 C( {* d* o) v+ S
59. arm_correlate_opt_q7.o/
    
60. arm_correlate_opt_q15.o/
    ; w8 e6 _( Z( r
61. arm_correlate_q7.o/
    
62. arm_correlate_q15.o/
    ! Q9 v3 ^# s% I8 x  s
63. arm_correlate_q31.o/
    . G' ?1 j* w$ U$ d% x' O0 s, e
64. arm_fir_decimate_f32.o/
    
65. arm_fir_decimate_fast_q15.o/
    % q& Q* k0 i$ d  ~  `
66. arm_fir_decimate_fast_q31.o/
    9 L9 z8 B1 C2 R) e- d9 l
67. arm_fir_decimate_init_f32.o/
    0 p# N1 s6 n& ?4 R2 R
68. arm_fir_decimate_init_q15.o/
    0 N5 c5 m* h1 m: j, |
69. arm_fir_decimate_init_q31.o/
    ( I1 W& @* |' I" ]) J
70. arm_fir_decimate_q15.o/
    5 o# d% ?- n" ~0 R2 Y# i) w
71. arm_fir_decimate_q31.o/
    
72. arm_fir_fast_q15.o/
    5 }, W; G1 o  H) [1 X9 L) W
73. arm_fir_fast_q31.o/
    
74. arm_fir_init_f32.o/
    
75. arm_fir_init_q7.o/
    
76. arm_fir_init_q15.o/
    . B0 N" r; l/ o& S! U) I
77. arm_fir_init_q31.o/
    % _: G: D. Q) g- H# t3 c
78. arm_fir_interpolate_f32.o/
    1 C2 x7 T8 u" z
79. arm_fir_interpolate_init_f32.o/
    % h! G7 k/ L+ ?+ j5 A* c) U
80. arm_fir_interpolate_init_q15.o/
    2 m# G: p7 i% n  h& n9 x7 M# D* v0 V
81. arm_fir_interpolate_init_q31.o/
    % M9 ]  N: j1 J1 s8 O
82. arm_fir_interpolate_q15.o/
    3 i( i" [/ e/ O. V
83. arm_fir_interpolate_q31.o/
    
84. arm_fir_lattice_f32.o/
    
85. arm_fir_lattice_init_f32.o/
    
86. arm_fir_lattice_init_q15.o/
    
87. arm_fir_lattice_init_q31.o/
    
88. arm_fir_lattice_q15.o/
    
89. arm_fir_lattice_q31.o/
    * l" M7 _- H- f# C; T# z7 z
90. arm_fir_sparse_f32.o/
    0 k. B6 D8 ?" ^1 i
91. arm_fir_sparse_init_f32.o/
    " V, G/ Y: u- V# ]
92. arm_fir_sparse_init_q7.o/
    * L4 r* z1 K+ t/ M; B
93. arm_fir_sparse_init_q15.o/
    , s4 K4 o) r3 q; i6 B5 V
94. arm_fir_sparse_init_q31.o/
    
95. arm_fir_sparse_q7.o/
    % j) i1 c/ r$ @, ^
96. arm_fir_sparse_q15.o/
    
97. arm_fir_sparse_q31.o/
    9 ]# e7 U4 B. P+ J5 d- U; Z
98. arm_iir_lattice_f32.o/
    # a: |! ^) y+ Z- X
99. arm_iir_lattice_init_f32.o/
    0 M4 c; P; V( q0 N# e( y
100. arm_iir_lattice_init_q15.o/
     # L; Z! j2 U2 h% G( U
101. arm_iir_lattice_init_q31.o/
     
102. arm_iir_lattice_q15.o/
     
103. arm_iir_lattice_q31.o/
     
104. arm_lms_init_f32.o/
     
105. arm_lms_init_q15.o/
     9 V9 o( k6 @) a
106. arm_lms_init_q31.o/
     
107. arm_lms_norm_f32.o/
     
108. arm_lms_norm_init_f32.o/
     
109. arm_lms_norm_init_q15.o/
     ) X) @4 k3 u; ^# U0 @/ i
110. arm_lms_norm_init_q31.o/
     
111. arm_lms_norm_q15.o/
     
112. arm_lms_norm_q31.o/
     
113. arm_mat_add_f32.o/
     
114. arm_mat_add_q15.o/
     3 x, z% B# `4 R+ {* P! u; f
115. arm_mat_add_q31.o/
     ) F9 o, w! a+ l8 F7 X6 w
116. arm_mat_init_f32.o/
     0 v, [5 o( x( N" r7 i' R* {8 ?- l
117. arm_mat_init_q15.o/
     ) F- M0 E! Z; i& H
118. arm_mat_init_q31.o/
     3 q$ F) a/ x9 V. s8 R) U6 `
119. arm_mat_inverse_f32.o/
     3 f1 |/ N, h4 Q8 U- K8 b
120. arm_mat_mult_f32.o/
     
121. arm_mat_mult_fast_q15.o/
     
122. arm_mat_mult_fast_q31.o/
     
123. arm_mat_mult_q15.o/
     5 A( G( d$ E: e* n2 B4 s  s1 U
124. arm_mat_mult_q31.o/
     ' r8 w: E4 k& ?& h  `
125. arm_mat_scale_f32.o/
     
126. arm_mat_scale_q15.o/
     : j4 t/ q8 e  V/ c1 {5 p6 j% n
127. arm_mat_scale_q31.o/
     
128. arm_mat_sub_f32.o/
     
129. arm_mat_sub_q15.o/
     ; T1 Q8 R! ]6 Y$ k0 q7 m
130. arm_mat_sub_q31.o/
     - A: G3 I4 U* W+ O, f; P# n" I7 P
131. arm_mat_trans_f32.o/
     # y% D9 Y6 }5 d0 F$ }
132. arm_mat_trans_q15.o/
     
133. arm_mat_trans_q31.o/
     
134. arm_bitreversal.o/
     
135. arm_bitreversal2.o/
       _. Q9 m( w' x$ U! C  b
136. arm_cfft_radix2_f32.o/
     
137. arm_cfft_radix2_init_f32.o/
     / V+ Y9 G! w. p
138. arm_cfft_radix2_init_q15.o/
     
139. arm_cfft_radix2_init_q31.o/
     / @, G* W9 {, f% V+ q5 `5 \( {
140. arm_cfft_radix2_q15.o/
     8 B3 y; \+ I" J% l* Y
141. arm_cfft_radix2_q31.o/
     
142. arm_cfft_radix4_f32.o/
     8 F  f) \  a5 x2 P
143. arm_cfft_radix4_init_f32.o/
     
144. arm_cfft_radix4_init_q15.o/
     
145. arm_cfft_radix4_init_q31.o/
     
146. arm_cfft_radix4_q15.o/
     
147. arm_cfft_radix4_q31.o/
     
148. arm_cfft_radix8_f32.o/
     
149. arm_dct4_init_f32.o/
     
150. arm_dct4_init_q15.o/
     % f' R: ?0 ?8 g6 _) G
151. arm_dct4_init_q31.o/
     9 q' M1 z0 R* g4 P7 @
152. arm_rfft_fast_f32.o/
     1 }: w- M; b, T. s3 S
153. arm_rfft_fast_init_f32.o/
     ' X; V, n% C! I0 _0 A4 `3 n  t
154. arm_rfft_init_f32.o/
     
155. arm_rfft_init_q15.o/
     
156. arm_rfft_init_q31.o/
     % \  s* T- Q4 j9 \4 V; @: `
157. arm_pid_init_f32.o/
     
158. arm_pid_init_q15.o/
     ( B, k) @, g1 Y8 h+ J5 X
159. arm_pid_init_q31.o/
     
160. arm_pid_reset_f32.o/
     9 {- z# y- B) G
161. arm_pid_reset_q15.o/
     
162. arm_pid_reset_q31.o/
     ; l7 K, N1 Z+ o) c% N- X4 b
163. arm_sin_cos_f32.o/
     
164. arm_sin_cos_q31.o/
     : B* V; M3 q* H' z6 u
165. arm_float_to_q7.o/
     
166. arm_float_to_q15.o/
     
167. arm_float_to_q31.o/
     
168. arm_q7_to_float.o/
     
169. arm_q15_to_float.o/
     
170. arm_q15_to_q31.o/
     
171. arm_q31_to_float.o/
     
172. arm_q31_to_q15.o/
       k1 T( b7 ]6 N
173. arm_common_tables.o/

复制代码

2.工程移植
7 {; V2 k* Y! x# Z1、添加文件。
$ q. ^0 b, R/ q9 O首先，我们在例程工程目录下新建：DSP_LIB 文件夹，存放我们将要添加的文件：arm_cortexM4lf_math.lib 和相关头文件，然后，打开工程，新建 DSP_LIB 分组，并将 arm_cortexM4lf_math.lib 添加到工程里面。

2、 添加头文件包含路径
添加好.lib 文件后，我们要添加头文件包含路径，将第一步拷贝的 Include 文件夹和 DSP_LIB
文件夹，加入头文件包含路径。
, r- v: K; k" z8 Z
& ]' f6 ]: g' ]) U3 i3、 添加全局宏定义
3 u/ t; j  n- ~5 @) a) Y8 x7 j最后，为了使用 DSP 库的所有功能，我们还需要添加几个全局宏定义：
0 Y" E; `: J2 q" s$ Q1，__FPU_USED
' B" K  T0 O# A$ Y* I2 n2，__FPU_PRESENT
" z" H# ]4 |/ ~$ M/ o" _, `' Y+ I5 A3，ARM_MATH_CM4
4，__CC_ARM
5，ARM_MATH_MATRIX_CHECK
6，ARM_MATH_ROUNDING
. ]; r2 ?0 W$ v% d3 w5 F3 K) W


这里，两个宏之间用“,”隔开。并且，上面的全局宏里面，我们没有添加__FPU_USED，
7 ]8 C8 E! o! U4 s% c因为这个宏定义在 Target 选项卡设置 Code Generation 的时候（上一章有介绍），选择了：Use FPU
8 T1 o$ R1 a8 s: a" O（如果没有设置 Use FPU，则必须设置！！），故 MDK 会自动添加这个全局宏，因此不需要我们
手动添加了。同时__FPU_PRESENT 全局宏我们 FPU 实验已经讲解，这个宏定义在 stm32f4xx.h
头文件里面已经定义。 这样，在 Define 处 要 输 入 的 所 有 宏 为 ：
5 Z. u# I( S8 A; Q, B% |1 tSTM32F40_41xxx,USE_STDPERIPH_DRIVER,ARM_MATH_CM4,__CC_ARM,ARM_MATH_M
6 s: e: Q! ~- X1 K6 QATRIX_CHECK,ARM_MATH_ROUNDING 共 6 个。
  g8 O0 h; _  T3 o" ?至此，STM32F4 的 DSP 库运行环境就搭建完成了。特别注意，为了方便调试，本章例程我们将 MDK 的优化设置为-O0 优化，以得到最好的调试效果。