《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第五十一章 DSP FFT实验

正点原子运营

第五十一章 DSP FFT实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

本章将使用DSP进行快速傅里叶变换（FFT）的运算测试。通过本章的学习，读者将学习到DSP库中FFT运算的简单应用。

本章分为如下几个章节：

51.1 硬件设计

51.2 程序设计

51.3 下载验证

51.1 硬件设计

51.1.1 例程功能

1. 按下WKUP按键可进行FFT计算，并在LCD上显示计算耗时，同时通过串口输出计算结果

2. LED0闪烁，提示程序正在运行

51.1.2 硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

2. 正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块

3. 按键

       WKUP - PA0

4. USART1

       USART1_TX - PA9

       USART1_RX - PA10

51.1.3原理图

本章使用的DSP库为软件库，因此没有对应的连接原理图。

51.2 程序设计

51.2.1 实验应用代码

本章实验的应用代码，如下所示：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     uint8_t t = 0;
   
4.     uint8_t key;
   
5.     float time;
   
6.     char buf[50];
   
7.    arm_cfft_radix4_instance_f32 s;
   
8.     uint16_t i;
   
9.    
   
10.    HAL_Init();                             /* 初始化HAL库 */
    
11.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 配置时钟，72MHz */
    
12.    delay_init(72);                         /* 初始化延时 */
    
13.    usart_init(115200);                     /* 初始化串口 */
    
14.    led_init();                             /* 初始化LED */
    
15.    key_init();                             /* 初始化按键 */
    
16.    lcd_init();                             /* 初始化LCD */
    
17.    btim_timx_int_init(0xFFFF, 7200 - 1);   /* 初始化基本定时器 */
    
18.    
    
19.    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    
20.    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DSP FFTTEST", RED);
    
21.    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
22.    
    
23.    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "WKUP:RunFFT", RED);
    
24.    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "FFTruntime:", RED);
    
25.    
    
26.     /* FFT计算初始化 */
    
27.    arm_cfft_radix4_init_f32(&s, FFT_LENGTH, 0, 1);
    
28.    
    
29.     while (1)
    
30.     {
    
31.          key = key_scan(0);
    
32.          if (key == WKUP_PRES)
    
33.          {
    
34.              /* 生成输入数据 */
    
35.              for (i=0; i<FFT_LENGTH; i++)
    
36.              {
    
37.                  fft_inputbuf[2 * i] = 100 +
    
38.                                  10 * arm_sin_f32(2 * PI * i / FFT_LENGTH) +
    
39.                                  30 * arm_sin_f32(2 * PI * i * 4 / FFT_LENGTH) +
    
40.                                  50 * arm_cos_f32(2 * PI * i * 8 / FFT_LENGTH);
    
41.                                  fft_inputbuf[2 * i + 1] = 0;
    
42.              }
    
43.             
    
44.              /* FFT计算并计算耗时 */
    
45.              __HAL_TIM_SET_COUNTER(&g_timx_handle, 0);
    
46.              g_timeout = 0;
    
47.              arm_cfft_radix4_f32(&s, fft_inputbuf);
    
48.              time = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&g_timx_handle) +
    
49.                      (uint32_t)g_timeout * 0x10000;
    
50.              sprintf(buf, "%0.1fms\r\n", time / 10);
    
51.              lcd_show_string(126, 130, 200, 16, 16, buf, BLUE);
    
52.             
    
53.              /* 对FFT计算结果取模并通过串口输出 */
    
54.              arm_cmplx_mag_f32(fft_inputbuf, fft_outputbuf, FFT_LENGTH);
    
55.              printf("\r\n%d point FFT runtime:%0.1fms\r\n",
    
56.                      FFT_LENGTH, time / 10);
    
57.              printf("FFT Result:\r\n");
    
58.              for (i=0; i<FFT_LENGTH; i++)
    
59.              {
    
60.                  printf("fft_outputbuf[%d]:%f\r\n", i, fft_outputbuf);
    
61.              }
    
62.          }
    
63.          
    
64.          if (++t == 20)
    
65.          {
    
66.              t = 0;
    
67.              LED0_TOGGLE();
    
68.          }
    
69.          
    
70.          delay_ms(10);
    
71.     }
    
72. }

复制代码

从上面的代码中可以看出，在检测到WKUP按键被按下后，便会调用DSP库中的函数arm_cfft_radix4_f32()进行FFT运算测试，同时使用定时器统计运算耗时，最后调用函数arm_cmplx_mag_f32()对FFT的运算结果取模，然后在串口调试助手上显示最终的结果。在使用了DSP库后，进行FFT运算变得十分简便，这非常有利于缩短应用开发周期。

51.3 下载验证

在完成编译和烧录操作后，可以看到LCD上显示了本实验的相关信息，此时若按下WKUP按键进行FFT运算测试，测可以看到，在FFT运算结束后，LCD上显示了本次FFT运算的耗时时长，同时串口调试助手上也显示了本次FFT运算结果取模后的结果值。