STM32H7的DSP的FFT测试

前面是关于怎样运行fpu的，以及相关的环境配置

FFT的测试

先看一段关于官方的FFT测试例程

里面添加了相关注释

#include "arm_math.h"
#include "arm_const_structs.h"

#define TEST_LENGTH_SAMPLES 2048

/* -------------------------------------------------------------------
* External Input and Output buffer Declarations for FFT Bin Example
* ------------------------------------------------------------------- */
extern float32_t testInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];
static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES/2];

/* ------------------------------------------------------------------
* Global variables for FFT Bin Example
* ------------------------------------------------------------------- */
uint32_t fftSize = 1024;
uint32_t ifftFlag = 0;
uint32_t doBitReverse = 1;

/* Reference index at which max energy of bin ocuurs */
uint32_t refIndex = 213, testIndex = 0;

/* ----------------------------------------------------------------------
* Max magnitude FFT Bin test
* ------------------------------------------------------------------- */

int32_t main(void)
{

  arm_status status;
  float32_t maxValue;

  status = ARM_MATH_SUCCESS;

//注意这个模块的参数的相关用法，下面这个将是我们后面进行调用的函数模块
  /* Process the data through the CFFT/CIFFT module */
  arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);
	//可以看到要想使用此函数，将调用4个参数
	//参数1：指向浮点CFFT结构的一个实例。两种：arm_cfft_sR_f32_len1024、arm_cfft_sR_q31_len1024;
	//参数2：数据缓冲区的起始地址，偶数位为实数位，奇数位为复数
	//参数3：是否逆FFT标志位；1-是
	//参数4：是否位反转输出标志位；1-是
	//注意：此函数将覆盖源数据，并将其修改为对应操作后的数据


//计算频域的幅度，由于对称性，只取前一半
  /* Process the data through the Complex Magnitude Module for
  calculating the magnitude at each bin */
  arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32_10khz, testOutput, fftSize);

//计算频域的最大值
  /* Calculates maxValue and returns corresponding BIN value */
  arm_max_f32(testOutput, fftSize, &maxValue, &testIndex);

  if (testIndex !=  refIndex)
  {
    status = ARM_MATH_TEST_FAILURE;
  }

  /* ----------------------------------------------------------------------
  ** Loop here if the signals fail the PASS check.
  ** This denotes a test failure
  ** ------------------------------------------------------------------- */

  if ( status != ARM_MATH_SUCCESS)
  {
    while (1);
  }

  while (1);                             /* main function does not return */
}

实际使用后的测试

实际使用的时候，我们并不是使用对应的源代码c文件，而是使用对应的lib文件。
当我移植到工程中后，等下发布效果，不要在意上面如何能够运行，弄完后自己再实现。

python处理源数据得到频谱

源数据有2048个数据，但实际是由实部和虚部组成的，所以实际只有1024个数据点

python会得到一部分负频率的成分，但是一般我们只讨论正频率部分

stm32处理源数据得到频谱

这是stm32通过串口上传至电脑，然后用excel绘制的图像

两个结果一致

FFT如何使用

源数据------》调用相关函数-----》频域
频域中的各个点对应着相应的频率，幅值对应着当期成分的含量占比大小

cubemx的工程建立

和普通的工程一样，不过建立之前需要注意勾选，复制所有文件到当前工程中；如果后面发现没有我们要的文件，可能是这一步的问题

添加相应的库文件

先来查看工程文件夹中的一些文件

这里面的文件目录是：
工程文件夹\Drivers\CMSIS\Lib\ARM
里面就是我们所需的库文件

下面添加到我们的工程中：

然后设置添加文件的类型：

选中小端模式的库，然后点击add，如果选错了，后面将不能编译，然后点击关闭窗口

Keil工程的设置

开启FPU并设置编译器：
将下面的东西复制到后面的图片中

,__FPU_PRESENT=1,__FPU_USED=1,ARM_MATH_CM7,__CC_ARM

然后添加一些文件

在这里输入
…/Drivers/CMSIS/DSP/Include

结果像这样

然后点击ok

还要设置一个东东

这里使用的是STM32H750，所以后面提到的ARM_MATH_CM7后缀是M7

现在就可以使用库里面的函数了
现在就可以使用库里面的函数了
现在就可以使用库里面的函数了
现在就可以使用库里面的函数了
现在就可以使用库里面的函数了

下面是测试
下面是测试

进行FFT测试

测试一

添加测试文件

使用的是官方测试文件

这是例程所在目录



然后打开我们的main.c进行编辑
注意：
我用的是uart4进行的串口通信

#include 
#include "arm_math.h"
#include "arm_const_structs.h"

#define TEST_LENGTH_SAMPLES 2048

extern float32_t testInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];//only have 1024
static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES/2];
uint32_t fftSize = 1024;
uint32_t ifftFlag = 0;
uint32_t doBitReverse = 1;

/* Reference index at which max energy of bin ocuurs */
uint32_t refIndex = 213, testIndex = 0;


int fputc(int ch,FILE *f)
{
    uint8_t temp[1]={ch};
    HAL_UART_Transmit(&huart4,temp,1,2);        //uart4   一定要修改为自己的串口！！！！！！！！！！！！
}

然后

arm_status status;
  float32_t maxValue;

  status = ARM_MATH_SUCCESS;

  /* Process the data through the CFFT/CIFFT module */
  arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);

  /* Process the data through the Complex Magnitude Module for
  calculating the magnitude at each bin */
  arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32_10khz, testOutput, fftSize);

  /* Calculates maxValue and returns corresponding BIN value */
  arm_max_f32(testOutput, fftSize, &maxValue, &testIndex);

  if (testIndex !=  refIndex)
  {
    status = ARM_MATH_TEST_FAILURE;
  }

  /* ----------------------------------------------------------------------
  ** Loop here if the signals fail the PASS check.
  ** This denotes a test failure
  ** ------------------------------------------------------------------- */

  if ( status != ARM_MATH_SUCCESS)
  {
    while (1);
  }

  while (1)
	{
	//printf("hello\n"); 
	HAL_Delay(5000);
	for(int i =0;i<1024;i++)
	{printf("%f\n",testOutput[i]);
	HAL_Delay(10);
	}
	while(1);
	}
		

这里完了就可以编译了

结果探究

打开串口助手，等待5s后会发送

然后提取之后就是我们要的数据了，可以保存后用excel来进行绘制，就是我们上面的图像了