STM32 DSP库CUBEMX配置+FFT频率计算-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了STM32 DSP库CUBEMX配置+FFT频率计算。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

使用DSP中的函数加快计算。
本文首先讲述如何通过添加dsp库。
再讲述使用DSP库进行实数FFT运算。（FFT运算用到了前面讲述的STM32CubeMX-ADC hal库 3定时器触发）

参考1文章
参考2文章

一、DSP库添加

1.1 加一个define

,ARM_MATH_CM3//F1是M3，F4是M4，H7是M7

cubemx dsp库,stm32,嵌入式硬件,单片机

1.2 添加文件路径

先找到文件路径
cubemx dsp库,stm32,嵌入式硬件,单片机
然后设置如下路径

双击如下并找到路径D:\STM32CubeMX\STM32Cube_FW_F4_V1.26.2\Drivers\CMSIS\Lib\ARM选择arm_cortexM4lf_math.lib

1.3 主函数

包含头文件

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

进行编译

二、FFT运算求频率

FFT运算简单理解就是从时域来求解频域的问题。
对于FFT的思路和代码参考这位大佬写的。
那我们根据他的步骤，将文章简化并复现代码。（在复刻的过程中发现了一些问题，所以不完全按照上面大佬的文章）
这篇大佬讲述了arm_rfft_fast_f32的用法
这里还列出一些其他参考。
参考1
参考2
参考3
参考4，，，这个用的不是实数而是complex。所以稍微看下
cmsis官网

2.1 初始版本

宏定义和全局变量

#define adc_SIZE 2048*2// ADC 采样大小的定义
uint32_t adcConvertValue[adc_SIZE]={0};// 存放 ADC 采样数据的数组
uint8_t flag=0;// 标记位，用于标识 ADC 采样是否完成
float32_t frequency ;// 用于存放计算结果的频率变量
// FFT 相关参数的定义
#define FFT_SIZE 2048
#define FFT_LEN FFT_SIZE 
#define SAMPLING_FREQUENCY 100000
float32_t inputSignal[FFT_SIZE*2];// FFT 输入信号数组
float32_t fftOutput[FFT_SIZE];// FFT 输出数组
uint32_t index_;// 存放 FFT 输出中最大值的索引

运算函数

void fftCalculate(void)// FFT 计算函数
{
    arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len2048, inputSignal, 0, 1);// 执行 FFT 计算
    arm_cmplx_mag_f32(inputSignal, fftOutput, FFT_LEN);// 计算 FFT 输出的幅度
    index_ = 0;// 查找 FFT 输出中的最大值
    float32_t maxValue = fftOutput[1];
//    for (uint32_t i = 1; i < FFT_LEN/2; i++)
//    {
//        if (fftOutput[i] > maxValue)
//        {
//            maxValue = fftOutput[i];
//            index = i;
//        }
//    }
		arm_max_f32(&fftOutput[1], FFT_LEN, &maxValue, &index_); // 使用 arm_max_f32 函数快速找到 FFT 输出中的最大值及其索引
    frequency = (float32_t)index_ * (float32_t)SAMPLING_FREQUENCY / (float32_t)FFT_SIZE;// 根据最大值的索引计算信号的频率

}

主函数

	HAL_TIM_Base_Start(&htim3);//启动定时器3
	HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adcConvertValue,adc_SIZE);//启动ADC的DMA传输，采200点

主循环

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */

		if(flag==1)
		{
			flag=0;
			for(int j=0;j<FFT_SIZE;j++)//采样数据转换
			{
				inputSignal[j*2]=(adcConvertValue[j])*3.3f/4095.0f;//12位采样数字值对应为0-3.3伏
				inputSignal[j*2+1]=0;//交替插零，添加数据的虚部
			}

			fftCalculate();
//			HAL_Delay(2000);
			HAL_TIM_Base_Start(&htim3);	//重新启动定时器3
			HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adcConvertValue,adc_SIZE);//重新开始下一轮采集	
		}			
  }

版本2

文件

根据抽样定理我们可以知道，采样率要是最高频率的两倍，所以对文中的一些东西进行了优化。
就是将本来size的位置都设置为/2，这样既可以防止跳变也可以减少运算。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-590833.html

	float32_t fftOutput[FFT_SIZE/2];// FFT 输出数组

    arm_cmplx_mag_f32(inputSignal, fftOutput, FFT_LEN/2);// 计算 FFT 输出的幅度
    arm_max_f32(&fftOutput[1], FFT_LEN/2, &maxValue, &index_); // 使用 arm_max_f32 函数快速找到 FFT 输出中的最大值及其索引