基于stm32f407的示波器+FFT频谱分析-Toy模板网

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1 设计思路
基于stm32f407的示波器+FFT频谱分析

2 DMA传输ADC采样值
使用DMA直接将ADC->DR中的数据传输到ADC数据缓存区，节省cpu资源，高速AD采集，代码如下：

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)&ADC3->DR;//外设基地址 ADC3_DR
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = mar;   //内存基地址

3 ADC定时器触发（可修改ADC采样率）
为了实现ADC采样率可调，我将AD的出发方式设置为定时器触发，使用TIM3来触发adc采集，首先初始化定时器，先预设几种初值存入数组内，初始化的时候根据需求修改定时器初值，修改adc采样率时直接调用adc初始化函数，装不同的初值，就能实现修改采样率的功能，定时器代码如下（完整源码连接在文章末）：

/********ADC TIM触发初始化********/
  TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure); //初始化定时器
  
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 168000000/g_SampleFreqTable[TimeBaseId][0] - 1;//计数值42MHz*2/1000/168=500Hz  
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = g_SampleFreqTable[TimeBaseId][1]-1;     //预分频器1000分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟输入1分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
  
  TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //允许TIM3定时重载
  TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_Update);  //选择TIM3的UPDATA事件更新为触发源

ADC初始化一定要选择外部触发源：
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO;//外部触发源 TIM3_TRGO

4 DSP库FFT运算
ADC采集完时域波形后，调用了ST官方DSP库（arm_cortexM4lf_math.lib），实现FFT运算将时域波形转为频域图形，调用其中做fft运算的函数接口，最后dis_fft_dat[]数组内就是计算出来的频域图形值，将该数组绘制在LCD屏上，简易的频谱显示就完成了，效果见文章末的效果图。

arm_cfft_radix4_init_f32(&scfft,FFTDorpLen,0,1); //初始化scfft结构体
arm_cfft_radix4_f32(&scfft,testInput_fft_256);	//FFT计算（基4）
arm_cmplx_mag_f32(testInput_fft_256,dis_fft_dat,FFTDorpLen);	//把运算结果复数求模得幅值

5 UCOS操作系统
为了实现多任务处理，代码中移植了ucos操作系统，在start任务内创建了4个任务，emwin绘图任务、按键任务、DSP任务、led闪烁任务，其中DSP任务主要负责adc数据采集和FFT运算，并且DSP任务的优先级必须最高，否则可能会出现波形失真。

void start_task(void *pdata)
{
	OS_CPU_SR cpu_sr;
	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_CRC,ENABLE);	//开启CRC时钟				//在所有窗口上使用存储设备
	
	OSStatInit(); //初始化统计任务
	OS_ENTER_CRITICAL();  //进入临界区,关闭中断
	
	OSTaskCreate(emwin_maintask,(void*)0,(OS_STK*)&EMWINDEMO_TASK_STK[EMWINDEMO_STK_SIZE-1],EMWINDEMO_TASK_PRIO);//2D绘图任务
	OSTaskCreate(touch_task,(void*)0,(OS_STK*)&TOUCH_TASK_STK[TOUCH_STK_SIZE-1],TOUCH_TASK_PRIO); //按键任务
	OSTaskCreate(led0_task,(void*)0,(OS_STK*)&LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE-1],LED0_TASK_PRIO); //LED0任务
	OSTaskCreate(dsp_task,(void*)0,(OS_STK*)&DSP_TASK_STK[DSP_STK_SIZE-1],DSP_TASK_PRIO); 		//DSP 任务
	
	OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); //挂起start任务
	OS_EXIT_CRITICAL();  //退出临界区,开中断
}

6 Emwin绘制背景图
波形绘制和页面快速刷新显示使用了emwin图形库，为了快速刷新显示背景图，直接使用GUI_MEMDEV_CreateFixed，GUI_MEMDEV_Select函数接口将图像像素直接存入内存，
基于stm32f407的示波器+FFT频谱分析

需要显示时调用GUI_MEMDEV_WriteAt(DrawTimeMem,Tx1,Tx2);函数接口将画面显示到Tx1，Tx2坐标开始的位置上，使用该方法背景图片刷新只需要10ms左右。
7 Emwin绘制波形图
绘制波形图直接调用GUI_DrawGraph函数，在Tx1Tx2坐标开始绘制长度为WindowDropLen的DIS_da波形。（DIS_da是一个256元素的数组）

GUI_SetColor(GUI_YELLOW);//设置颜色
GUI_DrawGraph(DIS_da,WindowDropLen,Tx1,Tx2+100);//绘制波形图

在stm32F407VET6 mini开发板上运行的效果
基于stm32f407的示波器+FFT频谱分析

附源码连接（无需积分免费下载）：https://download.csdn.net/download/weixin_40751800/85522977?spm=1001.2014.3001.5501