【STM32F407的DSP教程】第19章 DSP复数运算 |
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【STM32F407的DSP教程】第19章 DSP复数运算
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完整版教程下载地址：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=94547 第19章 DSP复数运算-共轭，点乘和求模本期教程主要讲解复数运算中的共轭，点乘和模的求解。 目录 第19章 DSP复数运算-共轭，点乘和求模 19.1 初学者重要提示 19.2 DSP基础运算指令 19.3 复数共轭运算（ComplexConj） 19.3.1 函数arm_cmplx_conj_f32 19.3.2 函数arm_cmplx_conj_q31 19.3.3 函数arm_cmplx_conj_q15 19.3.4 使用举例 19.4 复数点乘（ComplexDotProduct） 19.4.1 函数arm_cmplx_dot_prod_f32 19.4.2 函数arm_cmplx_dot_prod_q31 19.4.3 函数arm_cmplx_dot_prod_q15 19.4.4 使用举例 19.5 复数求模 ComplexMag 19.5.1 函数arm_cmplx_mag_f32 19.5.2 函数arm_cmplx_mag_q31 19.5.3 函数arm_cmplx_mag_q15 19.5.4 使用举例 19.6 实验例程说明（MDK） 19.7 实验例程说明（IAR） 19.8 总结 19.1 初学者重要提示 复数运算比较重要，后面FFT章节要用到，如果印象不深的话，需要温习下高数知识了。 19.2 DSP基础运算指令 本章用到的DSP指令在前面章节都已经讲解过。 19.3 复数共轭运算（ComplexConj）这部分函数用于复数共轭运算，公式描述如下： for(n=0; n pDst[n] = sqrt(pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2); } 用代数式来表示复数乘法就是： 函数原型： void arm_cmplx_mag_f32( const float32_t * pSrc, float32_t * pDst, uint32_t numSamples) 函数描述： 这个函数用于浮点数类型的复数求模。 函数参数： 第1个参数是源数据地址。 第2个参数是求模后的数据地址。 第3个参数是要求解的复数个数。注意事项： 数组pSrcA中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………），一定要按照这个顺序存储数据，比如数据1-j，j，2+3j这个三个数在数组中的存储格式就是：pSrcA[6] = {1, -1, 0, 1, 2, 3}。（注意第三个数据是0）。而模值的结果存到到pDst里面。 19.5.2 函数arm_cmplx_mag_q31函数原型： void arm_cmplx_mag_q31( const q31_t * pSrc, q31_t * pDst, uint32_t numSamples) 函数描述： 这个函数用于定点数Q31类型的复数求模。 函数参数： 第1个参数是源数据地址。 第2个参数是求模后的数据地址。 第3个参数是要求解的复数个数。注意事项： 数组pSrcA中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………），一定要按照这个顺序存储数据，比如数据1-j，j，2+3j这个三个数在数组中的存储格式就是：pSrcA[6] = {1, -1, 0, 1, 2, 3}。（注意第三个数据是0）。而模值的结果存到到pDst里面。 1.31格式的数据乘1.31格式的数据，并经过移位处理后结果是2.30格式。 19.5.3 函数arm_cmplx_mag_q15函数原型： void arm_cmplx_mag_q15( const q15_t * pSrc, q15_t * pDst, uint32_t numSamples) 函数描述： 这个函数用于定点数Q15类型的复数求模。 函数参数： 第1个参数是源数据地址。 第2个参数是求模后的数据地址。 第3个参数是要求解的复数个数注意事项： 数组pSrcA中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………），一定要按照这个顺序存储数据，比如数据1-j，j，2+3j这个三个数在数组中的存储格式就是：pSrcA[6] = {1, -1, 0, 1, 2, 3}。（注意第三个数据是0）。而模值的结果存到到pDst里面。 1.15格式的数据乘1.15格式的数据，并经过移位处理后结果是2.14格式。 19.5.4 使用举例程序设计： /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DSP_CmplxMag * 功能说明: 复数求模 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void DSP_CmplxMag(void) { uint8_t i; float32_t pSrc[10] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f, 5.1f}; float32_t pDst[10]; q31_t pSrc1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456, 4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456}; q31_t pDst1[10]; q15_t pSrc2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000, 5000, 10000, 15000, 20000, 25000}; q15_t pDst2[10]; /***浮点数求模*******************************************************************************/ arm_cmplx_mag_f32(pSrc, pDst, 5); for(i = 0; i < 5; i++) { printf("pDst[%d] = %f\r\n", i, pDst[i]); } /***定点数求模Q31*******************************************************************************/ arm_cmplx_mag_q31(pSrc1, pDst1, 5); for(i = 0; i < 5; i++) { printf("pDst1[%d] = %d\r\n", i, pDst1[i]); } /***定点数求模Q15*******************************************************************************/ arm_cmplx_mag_q15(pSrc2, pDst2, 5); for(i = 0; i < 5; i++) { printf("pDst2[%d] = %d\r\n", i, pDst2[i]); } }
实验现象： 配套例子： V7-214_DSP复数运算（共轭，点乘和求模） 实验目的： 学习DSP复数运算（共轭，点乘和求模）实验内容： 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。按下按键K1，串口打函数DSP_CONJ的输出数据。按下按键K2，串口打函数DSP_CmplxDotProduct的输出数据。按下按键K3，串口打函数DSP_CmplxMag的输出数据。使用AC6注意事项 特别注意附件章节C的问题 上电后串口打印的信息： 波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。 详见本章的3.4 4.4，5.4小节。 程序设计： 系统栈大小分配： 硬件外设初始化 硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现： /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* STM32F407 HAL 库初始化，此时系统用的还是F407自带的16MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到168MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化扩展IO */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ }
主功能： 主程序实现如下操作： 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。 按下按键K1，串口打函数DSP_CONJ的输出数据。 按下按键K2，串口打函数DSP_CmplxDotProduct的输出数据。 按下按键K3，串口打函数DSP_CmplxMag的输出数据。 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下, 求共轭 */ DSP_CONJ(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下, 求点乘 */ DSP_CmplxDotProduct(); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下, 求模 */ DSP_CmplxMag(); break; default: /* 其他的键值不处理 */ break; } } } }19.7 实验例程说明（IAR） 配套例子： V7-214_DSP复数运算（共轭，点乘和求模） 实验目的： 学习DSP复数运算（共轭，点乘和求模）实验内容： 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。按下按键K1，串口打函数DSP_CONJ的输出数据。按下按键K2，串口打函数DSP_CmplxDotProduct的输出数据。按下按键K3，串口打函数DSP_CmplxMag的输出数据。上电后串口打印的信息： 波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。 详见本章的3.4 4.4，5.4小节。 程序设计： 系统栈大小分配： 硬件外设初始化 硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现： /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* STM32F407 HAL 库初始化，此时系统用的还是F407自带的16MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到168MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化扩展IO */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ }
主功能： 主程序实现如下操作： 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。 按下按键K1，串口打函数DSP_CONJ的输出数据。 按下按键K2，串口打函数DSP_CmplxDotProduct的输出数据。 按下按键K3，串口打函数DSP_CmplxMag的输出数据。 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程信息到串口1 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示信息 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下, 求共轭 */ DSP_CONJ(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下, 求点乘 */ DSP_CmplxDotProduct(); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下, 求模 */ DSP_CmplxMag(); break; default: /* 其他的键值不处理 */ break; } } } }19.8 总结 本期教程就跟大家讲这么多，有兴趣的可以深入研究下算法的具体实现。
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