【STM32F407的DSP教程】第50章 STM32F407的样条插补实现，波形拟合丝滑顺畅 |
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完整版教程下载地址：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=94547 第50章 STM32F407的样条插补实现，波形拟合丝滑顺畅本章节讲解样条插补，主要用于波形拟合，平滑过渡。 目录 50.1 初学者重要提示 50.2 样条插补介绍 50.3 样条插补实现 50.3.1 函数arm_spline_init_f32 50.3.2 函数arm_spline_f32 50.3.3 使用样条插补函数的关键点 50.3.4 自然样条插补测试 50.3.5 抛物线样条插补测试 50.4 实验例程说明（MDK） 50.5 实验例程说明（IAR） 50.6 总结 50.1 初学者重要提示1、 DSP库支持了样条插补，双线性插补和线性插补，我们这里主要介绍样条插补的实现。 50.2 样条插补介绍在数学学科数值分析中，样条是一种特殊的函数，由多项式分段定义。样条的英语单词spline来源于可变形的样条工具，那是一种在造船和工程制图时用来画出光滑形状的工具。在中国大陆，早期曾经被称做“齿函数”。后来因为工程学术语中“放样”一词而得名。在插值问题中，样条插值通常比多项式插值好用。用低阶的样条插值能产生和高阶的多项式插值类似的效果，并且可以避免被称为龙格现象的数值不稳定的出现。并且低阶的样条插值还具有“保凸”的重要性质。在计算机科学的计算机辅助设计和计算机图形学中，样条通常是指分段定义的多项式参数曲线。由于样条构造简单，使用方便，拟合准确，并能近似曲线拟合和交互式曲线设计中复杂的形状，样条是这些领域中曲线的常用表示方法 50.3 样条插补实现样条插补主要通过下面两个函数实现。 50.3.1 函数arm_spline_init_f32函数原型： void arm_spline_init_f32( arm_spline_instance_f32 * S, arm_spline_type type, const float32_t * x, const float32_t * y, uint32_t n, float32_t * coeffs, float32_t * tempBuffer)函数描述： 此函数用于样条函数初始化。 函数参数： 第1个参数是arm_spline_instance_f32类型结构体变量。 第2个参数是样条类型选择： ARM_SPLINE_NATURAL 表自然样条。 ARM_SPLINE_PARABOLIC_RUNOUT 表示抛物线样条。 第3个参数是原始数据x轴坐标值。 第4个参数是原始数据y轴坐标值。 第5个参数是原始数据个数。 第6个参数是插补因数缓存。 第7个参数是临时缓冲。注意事项： x轴坐标数据必须是递增方式。 第6个参数插补因数缓存大小问题，如果原始数据个数是n，那么插补因数个数必须要大于等于3*（n-1）。 第7个参数临时缓冲大小问题，如果原始数据个数是n，那么临时缓冲大小必须大于等于2*n - 1 50.3.2 函数arm_spline_f32函数原型： void arm_spline_f32( arm_spline_instance_f32 * S, const float32_t * xq, float32_t * pDst, uint32_t blockSize)函数描述： 此函数用于样条插补实现。 函数参数： 第1个参数是arm_spline_instance_f32类型结构体变量。 第2个参数是插补后的x轴坐标值，需要用户指定，注意坐标值一定是递增的。 第3个参数是经过插补计算后输出的y轴数值 第4个参数是数据输出个数 50.3.3 使用样条插补函数的关键点样条插补的主要作用是使得波形更加平滑。比如一帧是128点，步大小是8个像素，我们可以通过插补实现步长为1， 1024点的波形，本质是你的总步长大小不能变，我们这里都是1024，这个不能变，在这个基础上做插补，效果就出来了。 这个认识非常重要，否则无法正常使用插补算法。 50.3.4 自然样条插补测试样条测试代码的实现如下： #define INPUT_TEST_LENGTH_SAMPLES 128 /* 输入数据个数 */ #define OUT_TEST_LENGTH_SAMPLES 1024 /* 输出数据个数 */ #define SpineTab OUT_TEST_LENGTH_SAMPLES/INPUT_TEST_LENGTH_SAMPLES /* 插补末尾的8个坐标值不使用 */ float32_t xn[INPUT_TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 输入数据x轴坐标 */ float32_t yn[INPUT_TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 输入数据y轴坐标 */ float32_t coeffs[3*(INPUT_TEST_LENGTH_SAMPLES - 1)]; /* 插补系数缓冲 */ float32_t tempBuffer[2 * INPUT_TEST_LENGTH_SAMPLES - 1]; /* 插补临时缓冲 */ float32_t xnpos[OUT_TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 插补计算后X轴坐标值 */ float32_t ynpos[OUT_TEST_LENGTH_SAMPLES]; /* 插补计算后Y轴数值 */ /* ********************************************************************************************************* * 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) { uint32_t i; uint32_t idx2; uint8_t ucKeyCode; arm_spline_instance_f32 S; bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ /* 原始x轴数值和y轴数值 */ for(i=0; i |
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