【STM32F407的DSP教程】第18章 DSP控制函数 |
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【STM32F407的DSP教程】第18章 DSP控制函数
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完整版教程下载地址：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=94547 第18章 DSP控制函数-更好用的SIN，COS计算本期教程主要讲解控制函数中的cos和sin函数数值的获取，这里使用的函数比起第13章中使用的sin和cos函数数值的获取要方便很多。 目录 第18章 DSP控制函数-更好用的SIN，COS计算 18.1 初学者重要提示 18.2 DSP基础运算指令 18.3 浮点数SIN和COS 18.3.1 函数arm_sin_cos_f32 18.3.2 使用举例 18.4 定点数SIN和COS 18.4.1 函数arm_sin_cos_q31 18.4.2 使用举例 18.5 Clarke 正变换和逆变换 18.6 Park 正变换和逆变换 18.7 实验例程说明（MDK） 18.8 实验例程说明（IAR） 18.9 总结 18.1 初学者重要提示 1、 Matlab2018a手动加载数据的方法在第13章的13.6章节进行了说明。 如果要看Matlab2012，参考第1版DSP教程：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=3886 。 18.2 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。 18.3 浮点数SIN和COS使用表查找法和线性插值方式来计算正弦和余弦值。 18.3.1 函数arm_sin_cos_f32函数原型： void arm_sin_cos_f32( float32_t theta, float32_t * pSinVal, float32_t * pCosVal) 函数描述： 这个函数用于浮点方式计算正弦和余弦值。 函数参数： 第1个参数参数是角度。这里输入角度-180到179就能得到一个周期的正弦或者余弦数值。 第2个参数是转换后求出的sin值。 第3个参数是转换后求出的cos值。 18.3.2 使用举例程序设计： /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DSP_SIN_COS * 功能说明: 浮点数cos和sin计算 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void DSP_SIN_COS(void) { int16_t i; float32_t pSinVal; float32_t pCosVal; for(i = -180; i < 180; i++) { arm_sin_cos_f32(i, &pSinVal, &pCosVal); printf("i = %d pSinVal = %f pCosVal = %f\r\n", i, pSinVal, pCosVal); } }
实验现象： 参数theta的单位是角度。这里输入角度 -2^31 ~ 2^31-1 就能得到一个周期的正弦或者余弦数值 18.4 定点数SIN和COS使用表查找法和线性插值方式来计算正弦和余弦值。 18.4.1 函数arm_sin_cos_q31函数原型： void arm_sin_cos_f32( float32_t theta, float32_t * pSinVal, float32_t * pCosVal) 函数描述： 这个函数用于定点方式计算正弦和余弦值。 函数参数： 第1个参数参数是角度。这里输入角度 -2^31 ~ 2^31-1 就能得到一个周期的正弦或者余弦数值。 第2个参数是转换后求出的sin值。 第3个参数是转换后求出的cos值。 18.4.2 使用举例程序设计： /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DSP_SIN_COS * 功能说明: 浮点数cos和sin计算 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void DSP_SIN_COS(void) { int16_t i; float32_t pSinVal; float32_t pCosVal; for(i = -180; i < 180; i++) { arm_sin_cos_f32(i, &pSinVal, &pCosVal); printf("i = %d pSinVal = %f pCosVal = %f\r\n", i, pSinVal, pCosVal); } }
实验现象： 
通过matlab绘制cos函数的输出数据的曲线（绘制方法见第13章的13.6小节） 暂时没有研究。 18.6 Park 正变换和逆变换暂时没有研究。 18.7 实验例程说明（MDK）配套例子： V7-213_DSP控制函数（三角函数） 实验目的： 学习DSP控制函数（三角函数）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，浮点数格式求sin和cos值。按下按键K2, 定点数格式求sin和cos值。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，浮点数格式求sin和cos值。 按下按键K2, 定点数格式求sin和cos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) { 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，浮点数格式求sin和cos值 */ DSP_SIN_COS(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，定点数格式求sin和cos值 */ DSP_SIN_COS_Q31(); break; default: /* 其他的键值不处理 */ break; } } } }18.8 实验例程说明（IAR） 配套例子： V7-213_DSP控制函数（三角函数） 实验目的： 学习DSP控制函数（三角函数）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，浮点数格式求sin和cos值。按下按键K2, 定点数格式求sin和cos值。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，浮点数格式求sin和cos值。 按下按键K2, 定点数格式求sin和cos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) { 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，浮点数格式求sin和cos值 */ DSP_SIN_COS(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，定点数格式求sin和cos值 */ DSP_SIN_COS_Q31(); break; default: /* 其他的键值不处理 */ break; } } } }18.9 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实现。
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