stm32f1单片机上用FFT测量信号频率（高精度、过程详细） |
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stm32f1单片机上用FFT测量信号频率（高精度、过程详细）
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在STM32F1系列单片机上面实现FFT
最近需要做一台基于stm32的示波器。如果测量信号参数，用单片机上面一些传统的方法局限性还是比较大，就开始琢磨直接上FFT。本文将以一个实例来介绍如何使用STM32提供的DSP库函数进行FFT。 开始是下载stm32的DSP库，提供一个下载地址： 链接：https://pan.baidu.com/s/1M28W7WXNsO3QVfkZunh7rg 提取码：s7kb 下载并解压文件： 在信号与系统或数字信号处理课程里面经常遇到FFT相关运算题目，根据经验，时域信号通常是实数，但是计算后得到的频域数据往往是虚数，同样按照官方库的说明，输入、输出两个数组都应该是32位的，高16位存储实部，低16位存储虚部。因此在定义数组时： // long是32位 long InBufArray[NPT]={0}; //定义输入数组 long OutBufArray[NPT/2]; //定义输出数组 long MagBufArray[NPT/2]; //幅值此库只能单纯的进行FFT运算，如果想要得到信号的频率等信息还要计算各次谐波的幅度值。需用到以下函数： void GetPowerMag() { signed short lX,lY; float X,Y,Mag; unsigned short i; for(i=0; i TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ARR; //用了宏定义 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PSC; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x00; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //要配成PWM模式，用来触发ADC1 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 60; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); //使能 TIM_Cmd(TIM1, DISABLE); }注意定时器1在配置完成后不能马上使能，而要失能，在所有初始化完成后再使能。 /*********ADC1的配置********/ void ADC1_Init(void) { ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1; //由定时器1触发 ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5); //采样周期取最短 ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE); //外部触发使能 ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); } void ADC1_DMA1_Init(void) { NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn; //DMA中断服务函数 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); DMA_DeInit(DMA1_Channel1); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; //ADC1对应地址 DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_Value; //存储数据数组地址 DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ADC_LEN; //数据长度 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC | DMA_IT_HT, ENABLE); DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); }此处配置了DMA中断服务函数，DMA的模式是循环读取模式，内存大小n自定义，所以单片机ADC在定时器触发之后，读取到n个数据就自动进入DMA中断服务函数。在进入服务函数之后，我们失能DMA，然后进行FFT运算，最后使能DMA。由于官方只提供了256点和1024点函数。于是我们将存储ADC数据大小的内存改为256或1024，正好可以让每次进入中断服务函数里面进行FFT的运算效果最好。 DMA中断服务函数： void DMA1_Channel1_IRQHandler(void) { u16 i = 0; DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE); DMA_ClearITPendingBit(DMA_IT_HT); DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1); //清除中断标志位 for(i=0;i |
可以看到官方提供的是256点和1024点FFT，关于FFT的点数，我以前有个误区，以为点数和采样频率有关，看了相关资料后发现两者没有本质上的关系，但是点数影响测量的分辨率。 将DSP库移植到Keil工程里面： 
分析一下两个FFT函数：【本文地址】
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