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如何使用STM32F30x 内部的DSP 进行浮点快速傅立叶变换资料下载
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2021-04-05
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前言
本文目的是演示如何使用STM32F30x 内部的DSP 进行浮点快速傅立叶变换（FFT），为联系实际应用，使用ADC 对波形发生器进行ADC 采样，然后对ADC 采样结果进行FFT， 与 Matlab 仿真结果进行比较察看最终结果的准确性。会使用到ARMDSP 库文件，以及STM32F30x 的浮点运算单元以及DSP指令等。
模拟ADC采样数据实现FFT
使用Matlab生成AM调制波形
波形公式为：AM_50= sin(2πfc)*(1 50%*sin(2πfm))， 其中fc 为载波频率，fm 为调制波频率，调制比50%。为了使用ADC 采样，将波形进行偏移处理，叠加1.5V 电压，最终波形展开公式如下：
AM_50 = sin(2πfc) 50%*sin(2πfm))* sin(2πfc) 1.5
Matlab 程序如下：
x =sin(2*pi*fm*t); % modulation wave
figure;
plot(t,x);
y =sin(2*pi*fc*t); % carrier wave
figure;
plot(t,y);
z1 =y.*(1 m1*x) 1.5; % AM wave with 50% depth
figure; %figure 1
plot(t,z1);
xlabel('Time');
ylabel('Amplitude');
title('AM with50% depth');
Z1 =z1*4096/3.3; % 12-bit ADC Value
产生波形如下：
图【一】
生成模拟ADC数据，使用STM32F30x进行FFT运算
生成数据存于AM_50_ADC_Data[]数组中，实数转换为复数，进行CFFT 的运算，调用arm_cfft_f32 库函数，1024 点FFT。
/* Real data to magnitudedata */
for(i=0; i
{
testInput_f32_10khz[i*2 1] =0;
testInput_f32_10khz[i*2] = AM_50_ADC_Data[i];
}
/* Process the data throughthe CFFT/CIFFT module */
arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024,testInput_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);
/* Process the data throughthe Complex Magnitude Module for
calculating the magnitude ateach bin */
arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32_10khz,testOutput, fftSize);
结果打印并和Matlab计算结果进行比较
为方便显示只取整数部分比较：图【二】为Matlab 输出，图【三】为经过STM32F30x计算后的结果.
图【二】
图【三】
从数据上看Matlab 仿真以及STM32F30x的FFT 两者非常吻合，数据可以直接使用。基于时间数据转换到频域上，理论上直流分量，频率fc处，以及频率fc-fm，fc fm 处都会有波峰出现，实际看FFT 波形如下：
实际ADC采样并进行FFT操作
使用波形发生器产生50% 调幅波，载波10KHz，调制波1KHz，调制比50%，偏移1.5V。
使用STM32F30x进行ADC 采样，采样结果存于数组，数据导入到Matlab 显示波形如下：
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