STM32F4使用FPU+DSP库进行FFT运算的测试过程一
测试环境：单片机：STM32F407ZGT6 IDE：Keil5.20.0.0 固件库版本：STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0
第一部分：使用源码文件的方式，使用void arm_cfft_radix4_f32(const arm_cfft_radix4_instance_f32 * S,float32_t * pSrc)函数进行FFT运算。
准备空工程，配置Keil环境.使能STM32F4的FPU单元。
开启硬件浮点运算，等效于在C/C++->define中定义__FPU_USED,__FPU_PRESENT两个宏
添加全局宏定义，使能DSP库所有的功能
图中STM32F4XX,USE_STDPERIPH_DRIVER是新建工程都会用到的配置宏，新建工程参考：http://blog.csdn.net/qianrushi_jinxifeng/article/details/19673755
其他宏ARM_MATH_CM4,__CC_ARM,ARM_MATH_MATRIX_CHECK,ARM_MATH_ROUNDING 请参考：http://blog.csdn.net/desert187/article/details/20527921
向工程中添加使用到的DSP库源码
在stm32f4_dsp_stdperiph_lib\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0\Libraries\CMSIS\DSP_Lib\Source目录下会有如下目录，都是DSP函数库
BasicMathFunctions 基本数学函数：提供浮点数的各种基本运算函数，如向量加减乘除等运算。 CommonTables arm_common_tables.c文件提供位翻转或相关参数表。 ComplexMathFunctions 复杂数学功能，如向量处理，求模运算的。 ControllerFunctions 控制功能函数。包括正弦余弦，PID电机控制，矢量Clarke变换，矢量Clarke逆变换等。 FastMathFunctions 快速数学功能函数。提供了一种快速的近似正弦，余弦和平方根等相比CMSIS计算库要快的数学函数。 FilteringFunctions 滤波函数功能，主要为FIR和LMS（最小均方根）等滤波函数。 MatrixFunctions 矩阵处理函数。包括矩阵加法、矩阵初始化、矩阵反、矩阵乘法、矩阵规模、矩阵减法、矩阵转置等函数。 StatisticsFunctions 统计功能函数。如求平均值、最大值、最小值、计算均方根RMS、计算方差/标准差等。 SupportFunctions 支持功能函数，如数据拷贝，Q格式和浮点格式相互转换，Q任意格式相互转换。 TransformFunctions 变换功能。包括复数FFT（CFFT）/复数FFT逆运算（CIFFT）、实数FFT（RFFT）/实数FFT逆运算（RIFFT）、和DCT（离散余弦变换）和配套的初始化函数。
我们需要CommonTables和TransformFunctions的下的部分文件
添加到工程如图
另外我们需要包含相应的头文件路径，所需的头文件在STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0\Libraries\CMSIS\Include路径下可以找到
编写main()函数,
1 #include "stm32f4xx_conf.h" 2 //位带操作 3 #include "sys.h" 4 #include "delay.h" 5 #include "usart.h" 6 //LCD显示屏功能 7 #include "Nick_lcd.h" 8 #include "Nick_keys.h" 9 10 #include "arm_math.h" 11 #define FFT_LENGTH 1024 //FFT长度，默认是1024点FFT 12 13 float fft_inputbuf[FFT_LENGTH*2]; //FFT输入输出数组，此数组为arm_cfft_radix4_f32的输入输出数组，前一个元素为实部，后一个为虚部，每两个元素代表一个点. 14 float fft_outputbuf[FFT_LENGTH]; //arm_cmplx_mag_f32() 幅度输出数组 15 arm_cfft_radix4_instance_f32 scfft; 16 17 int main(void) 18 { 19 delay_init(168); 20 lcd_init(0); //初始化LCD 21 key_init(); 22 uart_init(115200); //初始化串口波特率为115200 23 24 arm_cfft_radix4_init_f32(&scfft,FFT_LENGTH,0,1);//初始化scfft结构体，设定FFT相关参数 25 26 while(1) 27 { 28 u32 keyval = (u32)keys_scan(0); 29 if(keyval==1) 30 { 31 for(int i=0;i<FFT_LENGTH;i++)//生成信号序列 32 { 33 fft_inputbuf[2*i]=15 + 10*arm_sin_f32(2*PI*i*100/FFT_LENGTH) + \ 34 5.5*arm_sin_f32(2*PI*i*150/FFT_LENGTH); //生成实部 35 36 fft_inputbuf[2*i+1]=0;//虚部全部为0 37 } 38 arm_cfft_radix4_f32(&scfft,fft_inputbuf); //FFT计算（基4） 39 arm_cmplx_mag_f32(fft_inputbuf,fft_outputbuf,FFT_LENGTH); //把运算结果复数求模得幅值 40 41 printf("FFT Result:\r\n"); 42 for(int i=0;i<FFT_LENGTH;i++) 43 { 44 printf("%f\r\n",fft_outputbuf[i]); 45 } 46 } 47 delay_ms(60); 48 } 49 }
代码分析:如代码所示，利用arm_sin_f32函数产生了，一个基波幅度为15,频率100Hz是幅度为10，频率150Hz是幅度为5.5的信号。
经过FFT运算后，用arm_cmplx_mag_f32（）函数求出赋值，并通过串口打印出来。
编译运行
结果分析：
对串口收到的数据用matlab绘图,如下
如图，基波幅度为：15360/1024 = 15
100Hz成分幅度为： 5120*2/1024 = 10
150Hz成分幅度为： 2816*2/1024 = 5.5
因此所得的结果是正确的。博主目前为测试相位，故在此不做说明。
后记，这是使用源码的方式进行操作的，所有源码可跳转，可编辑。但添加麻烦。
下一篇将使用ST提供的.lib库直接进行运算。链接：http://www.cnblogs.com/NickQ/p/8541156.html