一.硬件部分
3 |! d3 w0 i$ t信号发生器，正点原子精英板，3.5’TFTLCD，两根杜邦线（接PC1和GND）
: u1 a" }& v" p; v8 c- t
二.基本思路
0 w4 u4 G9 z! Y6 ?& L, R1.使用ADC采集音频信号
: L/ {7 i6 z) m) q1 [; Y1 C0 }2.使用官方提供的FFT函数（1024点）对采集到的信号进行处理
$ n1 a$ r8 b; }4 {" v$ P* }' A% l3.量化、频谱图显示
9 S+ I: Y/ z- l& ]! G0 Q. c, W( y采样频率：Fs = 2400Hz（触摸版本可以根据实际情况调整）
' {* m5 H0 M2 K" X$ k, I. z! g样本数量：NPT = 1024
6 f7 F! @; T  Z+ v
三.程序编写
1.ADC采样
这次用到的是ADC的DMA传输，这可以减少对程序的占用。这里着重关注这几行代码：

1. ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //ADC1 工作在独立模式
   
2. ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =DISABLE; //模数转换工作在非扫描模式
   
3. ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode =DISABLE; //模数转换工作在不连续转换模式
   $ \! w% k% s4 R0 H$ B: i
4. ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1; //Timer1触发转换开启(定时器T1的CC1通道，控制采样频率)

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假设有ADC1有四个通道需要转换（本例中只有一个通道）：

3 E* f& _4 U* _2 J) |6 [

! u$ o! ~# ^1 l( v) _& X9 [$ Z+ V我的代码就是按这个写的，不这样写应该也可以，不过我认为还是要多注意细节，不然根本不知道问题出在哪儿。
! Y% Z2 E3 ^& [9 [+ F* ~

1. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&ADC1->DR; //DMA 外设 ADC 基地址
   
2. DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&ADC_Value; //DMA 内存基地址

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) b- v' `+ m0 K  o! @DMA传输注意这两句，存放地址。

) ^& e' c" R0 C  T3 B1 Q2.FFT频谱分析
先下载一个FFT官方库，添加这几个文件
3 p- Z8 ~7 l( H9 N* H
4 f2 m) x, p) I" @. @- O8 c
7 A6 P0 k* d& e% i
主要就是这几个函数
, }3 f0 A9 r% R- s2 B  c4 B0 B

1. for(i=0;i<NPT;i++)
   
2.   {
   
3.     lBufInArray[i]=ADC_Value[i]<<16;
   ! J3 s" H4 J8 C; o' b+ B
4.   }
   " c) K4 R" W2 M) d
5.   cr4_fft_1024_stm32(lBufOutArray, lBufInArray, NPT);   
   . `1 b; a# U# r( P2 t9 X) X
6.   GetPowerMag();
   
7. /******************************************************************
   . c- x$ w& G; q0 x3 `3 x. F7 j3 K
8. 函数名称:GetPowerMag()
   
9. 函数功能:计算各次谐波幅值  [short 的范围，是-32767 到 32767 。也就是 -(2^15 - 1)到(2^15 - 1)。]
   
10. 参数说明:
    
11. 备　　注:先将lBufOutArray分解成实部(X)和虚部(Y)，然后计算幅值(sqrt(X*X+Y*Y)
      P! U6 e/ H' z  j3 @
12. *******************************************************************/
    ) g7 G2 p5 C( R3 W  j7 f) a
13. void GetPowerMag(void)
    
14. {
    / \8 V) p2 v2 `$ [
15.     signed short lX,lY;                                                  //算频率的话Fn=i*Fs/NPT  //由于此处i是从0开始的，所以不需要再减1
    9 B  N; N' O! |( M7 P9 @* \: `/ \
16.     float X,Y,Mag;                                                      
    
17.     unsigned short i;
    - a( f. I) ]" d5 ^6 l% L8 g6 Y
18.     for(i=0; i<NPT/2; i++)                                                  //经过FFT后，每个频率点处的真实幅值  A0=lBufOutArray[0]/NPT
    4 v# P! Y( v) p/ e  v) I, d
19.     {                                                                       //                                 Ai=lBufOutArray[i]*2/NPT
    0 d9 s: u3 O1 _+ [. G
20.         lX  = (lBufOutArray[i] << 16) >> 16;  //lX  = lBufOutArray[i];
    # V) x# x" j9 Z( q& W- R
21.         lY  = (lBufOutArray[i] >> 16);
    ) [6 A3 Z( o+ C, e
22.                                     
    
23.         X = NPT * ((float)lX) / 32768;//除以32768再乘65536是为了符合浮点数计算规律,不管他
    
24.         Y = NPT * ((float)lY) / 32768;
    
25.         Mag = sqrt(X * X + Y * Y) / NPT;
    5 ?; ?' W( ^. G
26.         if(i == 0)
    2 Q0 v0 l6 r- w- m5 p9 K3 {7 D" v
27.             lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 32768);   //0Hz是直流分量，直流分量不需要乘以2
    # D7 N- T4 T* z, z3 ?
28.         else
    5 L% W1 T( U* w+ l0 [; C# f
29.             lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 65536);
    + Z$ v1 g1 d0 M8 G
30.     }
    
31. }

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% z/ m' l5 z5 A% Y; G需要说明的是：按照FFT官方库的说明，lBufOutArray和lBufInArray都必须是32位的数据类型，其中高16位存储实部，低16位存储虚部。因为信号发生器输出的不可能是虚数，所以对于lBufInArray来说，低16位存储的虚部总是为0。上面的代码，主要就是计算各次谐波的幅值，就是把虚部和实部取出来平方开根号。

1. void lcd_show_fft(unsigned int *p)
   
2. {
   4 {% x: d) F) X& |; O2 v
3.    unsigned int *pp = p+1;             //p+1相当于我直接把0HZ部分滤掉了
   
4.    unsigned int i = 0;
   6 V/ n5 c' m( {. c. @' @
5.    for(i = 0;i<480;i++)
   8 h. c3 k9 ?. u
6.    {
   
7.       LCD_Fill(0,        i, *pp*0.11, (i+1), WHITE);     //有效部分白色      
   
8.       LCD_Fill(*pp*0.11, i, 270,       (i+1), BLACK);   //其他就黑色
   # ~- K: A. J( c/ m* m- c- m2 k' i
9.       pp++;
   . l+ t9 y& A& u. ]. g! q
10.    }
    
11. }

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显示的函数也没什么可讲的，注意不要用画直线的函数，刷屏很慢。
, z$ \5 r& h! V2 o

/ Y% \; G7 r; ^, G3.波形识别
先说说我的思路，这个思路肯定不是最好的，我们先来看看各个波形的特点：


+ J- z4 J- d# J6 n% e
5 y' a) f' _. a2 k" f; C- i
* e/ [! Y% \! _' \) I
3 J! a  V. I% E' d# R正弦波：只有基波分量，基本无谐波分量，没什么好说的。
$ Z2 U: Q- [3 y5 ]7 ^1 W, a. E% Y方波：除了基波，还有3，5，7次谐波分量，且3次谐波分量为基波分量的1/3.
" p- v# r- ]( e& N3 }三角波：除了基波，还有3，5，7次谐波分量，但3次谐波分量为基波分量的1/9.
锯齿波：除了基波，还有2，3，4次谐波分量.

* f" `3 p( c1 v/ [0 Q

1. /***********************************************
   
2. 找最大值，次大值……对应的频率，分析波形
   2 c% w1 p$ l" P/ A0 `' n4 B
3. *************************************************/
   # W6 U: }2 u; K" x
4. void select_max(float *f,float *a)
   2 B' s5 ^# w7 q
5. {
   
6.    int i,j;
   * [* L$ A2 {" }) b: ^, h+ t
7.    float k,k1,m;
   ( }9 H. T- m4 @5 k8 j
8.     float aMax =0.0,aSecondMax = 0.0,aThirdMax = 0.0,aFourthMax=0.0;
   
9.     float fMax =0.0,fSecondMax = 0.0,fThirdMax = 0.0,fFourthMax=0.0;
   
10.    int nMax=0,nSecondMax=0,nThirdMax=0,nFourthMax=0;
    2 I. I" j$ `; a0 m2 r
11.    for ( i = 1; i < NPT/2; i++)//i必须是1，是0的话，会把直流分量加进去！！！！
    
12.     {
    
13.         if (a[i]>aMax)
    ( g% @5 I, T+ S
14.         {
    
15.             aMax = a[i];
    6 d% H! Z" b3 p; E6 g, O7 x+ S
16.        nMax=i;
    
17.        fMax=f[nMax];
    7 P+ R- t6 n" N% O5 y8 r% F
18.         }
    
19.     }
    ; M# p5 g1 {9 D3 i
20.   for ( i=1; i < NPT/2; i++)
    % x- m6 X. f  d/ k' x
21.     {
    $ A( r4 c% O  r: S
22.     if (nMax == i)
    
23.     {
    3 \; t" U! V" m  V
24.       continue;//跳过原来最大值的下标，直接开始i+1的循环
    2 O3 s& k+ s, {1 v( x0 P- J# l. y6 x
25.     }
    - F/ l: d* N' U7 f8 j. o
26.         if (a[i]>aSecondMax&&a[i]>a[i+1]&&a[i]>a[i-1])
    
27.         {
    ' r4 w, Z) b, c8 t9 ~7 S# A0 `
28.             aSecondMax = a[i];
    
29.        nSecondMax=i;
    
30.        fSecondMax=f[nSecondMax];
    
31.         }
    - s% }, _+ N" u, W. v
32.     }
    1 e& R+ i' c- {# a3 E* q* u% j
33.   for ( i=1; i < NPT/2; i++)
    4 t7 n7 A2 V0 ~( f, b
34.     {
    
35.     if (nMax == i||nSecondMax==i)
    " M0 E* R2 E1 G* {
36.     {
    
37.       continue;//跳过原来最大值的下标，直接开始i+1的循环
    9 n$ ]# u) Q1 q5 S1 b
38.     }
    
39.         if (a[i]>aThirdMax&&a[i]>a[i+1]&&a[i]>a[i-1])
    8 X( ~7 }" N- m" @
40.         {
    ) W6 }) R9 w1 J: a; J& A; N' m, y1 K
41.             aThirdMax = a[i];
    ' e5 j* s# ^! D. _* ?+ M1 M
42.        nThirdMax=i;
    
43.        fThirdMax=f[nThirdMax];
    
44.         }
    
45.     }
    
46.   for ( i=1; i < NPT/2; i++)
    + v+ F; _$ u) y3 _( l  K5 M# E
47.     {
    
48.     if (nMax == i||nSecondMax==i||nThirdMax==i)
    
49.     {
    # d! O3 V* S: q7 H( g
50.       continue;//跳过原来最大值的下标，直接开始i+1的循环
    ( W/ W" {9 ?5 i! l  ^, Q( J
51.     }
    9 _2 d6 k, m+ ~" a5 x4 {- Y
52.         if (a[i]>aFourthMax&&a[i]>a[i+1]&&a[i]>a[i-1])
    - p: \% F6 {0 ~$ x8 P3 z1 k
53.         {
    9 B% j: J3 u, \3 N4 z' h# W, ?! Q. O
54.             aFourthMax = a[i];
    ( Z9 I) W- C1 s, m% t8 l
55.        nFourthMax=i;
    % c+ A' r4 P, p4 J: R) _( h* w
56.        fFourthMax=f[nFourthMax];
    ; \" \+ D' @5 y, b1 o
57.         }
    6 S& c6 I, v( A- m7 Z, U) d$ ?0 }8 f  _
58.     }
    
59.   k=fabs(2*fMax-fSecondMax);
    
60.   k1=fabs(3*fMax-fSecondMax);
    9 V7 m3 X" [  R3 T2 l& [
61.   m=fabs((float)(aMax-3.0*aSecondMax));
    
62.   if(k<=5)
    1 C: i$ u: \' E8 Q2 O8 w
63.      LCD_ShowString(275,230,12*4,12,12,"JvChi  ");
    ) Z. G$ ^" m$ @1 z
64.   else if(k1<=5&&m<0.4)
    
65.      LCD_ShowString(275,230,12*4,12,12,"Fang   ");
    
66.   else if(k1<=5&&m>=0.4)
    
67.      LCD_ShowString(275,230,12*4,12,12,"SanJiao");
    ) m4 c0 \3 L- ]5 p+ I2 m" [, \# @! G
68.   else LCD_ShowString(275,230,12*4,12,12,"Sin    ");
    
69. }
    8 p  D5 _# F7 e6 O0 V

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9 f7 @& j0 c. E9 [7 s% e
这里我们要做的，就是把各次谐波的频率和对应的的幅值提取出来，我采用了两种方法，并把它们结合起来使用。首先是求幅值的最大值、次大值和次次大值，网上也有人写过，我直接拿来用感觉并不好用，就自己写了一个。求出来之后还要和两侧的值比较，看他是否为极大值，是的话才保留。最后，按前面的思路进行比较，比较时的参数是我自己选的（适用于50Hz~200Hz，其他范围的可能也可以）。
& v+ x! ?, V* M, M" X- W
$ L8 `5 \, o5 P3 I5 M3 {# k4.触屏调整采样频率
6 e( w% {! N+ j/ m我最初定的采样频率是2400Hz，因为要求的最大可以分析1kHz的谐波，采样频率要大于2倍的信号频率。通过计算，频率分辨率只有2.34Hz，这样导致有些频率和幅值测得不准确。补零也不能提高频率分辨率，就考虑实时的改变采样频率。

1. if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN)   //触摸屏被按下
   
2. {
   4 b9 B3 n, v+ G6 p- E$ d
3.   if(tp_dev.x[0]>270&&tp_dev.x[0]<320&&tp_dev.y[0]>360&&tp_dev.y[0]<400)
   
4.   {
   # e' D  F* ]: m) ]* [+ N* L. v. {
5.     LCD_Fill(270,360,320,400,BLACK);
   
6.     delay_ms(200);
   
7.     LCD_Fill(270,360,320,400,YELLOW);
   
8.     ji_shu=ji_shu-200;
   7 W( i$ v, y. P0 t1 z
9.     TIM1_Int_Init(ji_shu-1,fen_pin-1);//只有放这里才能保证只运行一次，不然可能会卡死
   
10.     POINT_COLOR=BLACK; //画笔颜色
    
11.        BACK_COLOR=YELLOW;  //背景色
    ! A0 e6 N) @8 T0 O( i
12.        LCD_ShowString(284,365,16*2,16,24,"up");
    ' ^8 _  F0 s4 x% B: H' M
13.     //i++;
    
14.   }
    , m6 O# _' F9 ]
15.   if(tp_dev.x[0]>270&&tp_dev.x[0]<320&&tp_dev.y[0]>440&&tp_dev.y[0]<480)
    - ^% i" M  V) G9 N/ J; M) I- L
16.   {
    1 ?8 {  L% F, c2 T
17.     LCD_Fill(270,440,320,480,BLACK);
    % T) i- }: D0 T
18.     delay_ms(200);
    
19.     LCD_Fill(270,440,320,480,YELLOW);
    $ Z5 q, [) r, g
20.     ji_shu=ji_shu+200;
    ! |/ n. Z/ T& K' ]5 u% c
21.     TIM1_Int_Init(ji_shu-1,fen_pin-1);
    ' @  r4 B8 l7 y, M9 I
22.     POINT_COLOR=BLACK; //画笔颜色
    : T  f. `* A8 o  E3 \6 Q9 R$ Y& d
23.        BACK_COLOR=YELLOW;  //背景色
    2 S2 E+ x) m4 n8 c4 ], h
24.        LCD_ShowString(272,442,16*4,16,24,"down");
    
25.     //i--;
    
26.   }
    7 d* m' M3 B- d
27.     //TIM1_Int_Init(ji_shu,fen_pin);//取消注释，触屏后会卡死
    
28.   Fs=2400000/ji_shu;

复制代码

也没什么可讲的，这个大家自己也能写。把采样频率变小，频率分辨率也会减小，达到目的。
' R" d& H- |. }! r
& Y) E  R9 c( a% D) Q/ S) n8 @
四、效果图
4 A3 I. V/ ~4 a( ^1.锯齿波Fs=2400Hz
: `6 x- ]( y# w7 X; t" m" Z
  D8 v$ i) w3 @% L# l/ c% O5 T
0 F! x- x, o  }, N: W2 l9 h7 A

. p. e4 ?$ V% t7 T+ n
2.方波Fs=2400Hz和Fs=1200Hz的对比

& w* D6 y' b/ ^+ V$ G# f. a


$ p' a( |' _( u% t# N
9 H8 o, Y6 S% T

4 \. K! j7 P7 t! k, P9 O( M————————————————
5 _3 T' a6 D8 P" m! Y* J版权声明：_鑫鑫鑫_
2 [- A! W* _0 A

$ \( H0 C: G5 k1 i* Q. H. A