2019年02月19日 | STM32F4学习笔记2——自建库函数整合FFT计算遇到的问题及方法

最近采用FFT计算信号频谱，需要先减去信号均值，参考网上看到的范例，实现了功能，代码为：

arm_mean_f32(DataBuffer, SIG_N, &MeanData);

for (int16_t k = 0 ; k <= SIG_N - 1 ; k++) {

DeMeanDataBuffer[k] = DataBuffer[k] - MeanData;

}

arm_mean_f32(DeMeanDataBuffer, SIG_N, &MeanData2);

arm_status status; 

arm_cfft_radix2_instance_f32 S;  

status = ARM_MATH_SUCCESS; 

status = arm_cfft_radix2_init_f32(&S, FFT_N,ifftFlag, doBitReverse); 

arm_cfft_radix2_f32(&S,DeMeanDataBuffer); 

arm_cmplx_mag_f32(DeMeanDataBuffer, FFT_Output, FFT_N);

但是上面这一段代码都要放在main函数中，对于追求简洁的我来说，这是无法忍受的。于是建头文件，自己写了个库函数，将上述代码打包，函数实现代码如下：

#include "xiao_fft.h"

#include "xiao_array.h"

void xiao_FFT_f32(

float32_t* FFT_Data,

  uint32_t FFTSize,

float32_t* FFT_Mag)

{

float32_t MeanData = 0;

float32_t FFT_Mag[FFTSize];

float32_t DeMeanData[FFTSize*2];

uint32_t ifftFlag = 0; 

uint32_t doBitReverse = 1;

arm_mean_f32(FFT_Data, FFTSize*2, &MeanData);

for ( int32_t k = 0 ; k <= FFTSize*2 - 1 ; k++) {

*(DeMeanData+k) = *(FFT_Data+k) - MeanData;

}

  arm_status status; 

arm_cfft_radix2_instance_f32 S;  

status = ARM_MATH_SUCCESS; 

status = arm_cfft_radix2_init_f32(&S, FFTSize,ifftFlag, doBitReverse); 

arm_cfft_radix2_f32(&S,FFT_Data); 

arm_cmplx_mag_f32(FFT_Data, FFT_Mag, FFTSize);

return;

}

    然而，问题出现了。函数始终无法返回FFT幅度值（FFT_Mag）。经断点调试发现，在函数arm_cfft_radix2_f32中进入了HardFault_Handler中断。在网上参考大神资料，发现原因如下：不要在函数内部定义超过几十个字节的大数组，不然会引起数组越界或堆栈溢出。而上述代码定义了大数组DeMeanData（我也不懂，但依照着修改，呵呵）。

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按照这个约束，重新理清思路：先在main函数中去data均值，得到demean_data，然后再进行FFT。实现代码如下：

/////////////////////////////////////////////////////

xiao_demean_array_f32(DataBuffer,SIG_N,DeMeanDataBuffer);

xiao_FFT_f32(DeMeanDataBuffer,FFT_N,FFT_Output);

///////////////////////////////////////////////////

#include "xiao_array.h"

void xiao_demean_array_f32(

float32_t* xiao_array_data,

  uint32_t xiao_array_size,

float32_t* xiao_array_demean_data)

{

float32_t mean_data = 0;

arm_mean_f32(xiao_array_data, xiao_array_size, &mean_data);

for ( int32_t k = 0 ; k <= xiao_array_size - 1 ; k++) {

*(xiao_array_demean_data+k) = *(xiao_array_data+k) - mean_data;

}

}

/////////////////////////////////////////////////////

#include "xiao_fft.h"

#include "xiao_array.h"

void xiao_FFT_f32(

float32_t* FFT_Data,

  uint32_t FFTSize,

float32_t* FFT_Mag)

{

uint32_t ifftFlag = 0; 

uint32_t doBitReverse = 1;

  arm_status status; 

arm_cfft_radix2_instance_f32 S;  

status = ARM_MATH_SUCCESS; 

status = arm_cfft_radix2_init_f32(&S, FFTSize,ifftFlag, doBitReverse); 

arm_cfft_radix2_f32(&S,FFT_Data); 

arm_cmplx_mag_f32(FFT_Data, FFT_Mag, FFTSize);

return;

}

这下成功了！撒花庆祝！ 

另外，STM32的DSP库中，计算FFT时要求数据长度data_len必须是FFT点数FFT_Size的2倍。