cmsis库里的fft,有点理解上的问题，请大神指点下

2017-08-31 09:10:04 1.9k 阅读 AI 写同款 · GEO 优化AI 选题数据监测一键分发 ›

利用CMSIS-DSP在STM32上实现高效FFT：从理论到代码实战本文详细介绍了如何在STM32上利用CMSIS-DSP库实现高效的FFT运算，从理论基础到代码实战。通过优化内存访问和计算加速技巧，开发者可以在资源受限的单片机上实现快速的音频频谱分析，适用于实时信号处理应用。阅读详情

目的是把cmsis的fft移植跑起来.代码移植，编译都没有问题.
1)用于测试的采样数组，我是在matlab中生成的,用以下命令
512个点.t=0:1/6656:511/6656;%生成采样时间序列
s1=sin(54*2*pi*t);%生成采样点.
在matlab下测试这些采样点,用
fftsa1=fft(s1,512);%fft变换,
再取模，输出图形,如下:可见是正确的.

2)输出模值1--10,如下图.

只有对应频率的模为1,其他都为0,正确的.

3)把这个数组放到代码里，用cmsis的库函数进行fft变换.()
得到一个1024的数组.如下:

我的理解，这一步求出的只是一个包括实部与虚部的数组，于是，对这个数组进行求模.
结果，得到一个 512的数组，每一项都为 1.

问题:
1)求模以后，不是应该与第2步相对应，即，只有对应频率的模才为1,其他频率的模应该为零吧，这里为什么会512项都为1?看样子又不像出错..。。
2)我用另一个fft算法(非cmsis库)进行处理，得到的数组进行求模，也得到了一个同样都是1的数组..猜测，cmsis库的fft运算应该没有问题，而是我的理解哪里有问题...感觉像是一个圆，等分了512份，实部与虚部对应于每份半径的sin与cos值,这样求模就是1.但，如果我想取对应的频率的幅值，肯定不能这样取，否则，每个分频率求的模值都是1,没道理..应该只有一个对应频率的值才是1(如第2 步图中的值)

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实测对比：在ZYNQ7020上用CMSIS-DSP做FFT，性能和资源消耗到底怎么样？本文实测对比了在ZYNQ7020平台上使用CMSIS-DSP库进行FFT计算的性能与资源消耗情况，并与硬件IP核方案进行详细对比。通过精确的周期计数和优化技巧，展示了软件方案在256点FFT中达到9,108kSPS的吞吐量，同时分析了硬件IP核在资源占用和确定性延时方面的优势。文章为工程师在实时信号处理系统中选择合适方案提供了实用指南。阅读详情

alca_bigV

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alca_bigV 2017-09-05

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引用 6 楼 byeyear 的回复:

程序中comp这个结构看不到其定义，是否类似如下形式：
typedef struct
{
float real;
float imag;
} comp;
如果是上面这种，那原始数据就应该没问题，下面我也不知道如何下手分析了，sorry。

\
是的，是这个定义 ...
早上把生成的数组导到matlab中,在里面手动取模，画出来,,.

偏移量很好,,第5个偏移量多了0.0002,其他都为0..画图是好东西..
只是好像所有的幅值都叠加了 1 这个幅值....而且5偏移量的地方只有0.0002..
按我的理解，应该是 0,0, 0,0, 0,0, 0,0 1,0,....
不过至少偏移量是对了......

谢谢你的交流.

alca_bigV 2017-09-04

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引用 4 楼 byeyear 的回复:

可否贴一下你的FFTbuf结构以及&FFTbuf.un.real[0]起始的内存内容？原始数据出问题的可能性比较大。
还有一种可能，就是你的ifftFlag和doBitReverse参数有问题。
ifftFlag取0，doBitReverse取1试试。

上面是结构和标志定义..
..另外:
你说"原始数据出问题的可能性比较大"，我是不是可以这样理解 ,你认为，结果数据出了问题?也就是fft转化的结果不正确?
1)那正确的用了arm_cfft_f32后的数据，对于512个点,如果采样数据来自一个50hz的正弦波,是不是可以理解为,应该是偏移量为0和偏移量为50hz处有数值，其他的数值都是0?(在cmsis的例程中，它的举例用的数据好像是个混和信号，只是去找出混和信号中幅值最大的频率分量，所以不能当成我这个例子的参考).
2)如果fft转化的结果不正确,我对所有的频率分量进行求模计算(转化后的数据存放:real[0],imag[0],real[1],imag[1]........),得到的模值都是1,,很有规律性.......
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
这正是我理解出现矛盾的地方.
a)说它不正确，因为每一个偏移量都有数据，，而不是我想像的，只是偏移量(假设为50)为某个定值的地方有值，其他为0.(因为我三的是标准的正弦波).
b)说它正确，因为它的值很有规律，都是1,我用另一个fft算法代码对这些采样数据进行处理，得到的另一个结构的real 和 imag数组，虽然和这个差别很大，但是当对每一项求模时，也是都是1...

byeyear 2017-09-04

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程序中comp这个结构看不到其定义，是否类似如下形式： typedef struct { float real; float imag; } comp; 如果是上面这种，那原始数据就应该没问题，下面我也不知道如何下手分析了，sorry。

byeyear 2017-09-02

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可否贴一下你的FFTbuf结构以及&FFTbuf.un.real[0]起始的内存内容？原始数据出问题的可能性比较大。还有一种可能，就是你的ifftFlag和doBitReverse参数有问题。 ifftFlag取0，doBitReverse取1试试。

byeyear 2017-08-31

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1. arm_cfft_f32要求输入序列为复数，按real[0] Imag[0] Real[1] Imag[1] ......排列。不知道你的FFTbuf.un结构是什么样子的。对于你的例子，实部用你构造的数据，虚部置零； 2. 既然是测试，那你可以直接在arm代码里面构造三角函数数组，没必要matlab里面算好再复制过来； 3. 你的测试数据是纯实数，cmsis库里有arm_rfft_f32，输入为纯实数序列，速度比arm_cfft_f32快，具体看cmsis帮助文档和这篇： http://www.cnblogs.com/byeyear/p/3533292.html 4. 帖子里用了“移植”这个词，也许你是用cmsis源代码编译的？建议先用cmsis提供的编译好的lib测试看看，在cmsis软件包里面就有编译好的lib，针对常见体系结构和常见编译器的都有。

alca_bigV 2017-08-31

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用的arm-fft库如下:

alca_bigV 2017-08-31

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引用 2 楼 byeyear 的回复:

1. arm_cfft_f32要求输入序列为复数，按real[0] Imag[0] Real[1] Imag[1] ......排列。不知道你的FFTbuf.un结构是什么样子的。对于你的例子，实部用你构造的数据，虚部置零； 2. 既然是测试，那你可以直接在arm代码里面构造三角函数数组，没必要matlab里面算好再复制过来； 3. 你的测试数据是纯实数，cmsis库里有arm_rfft_f32，输入为纯实数序列，速度比arm_cfft_f32快，具体看cmsis帮助文档和这篇： http://www.cnblogs.com/byeyear/p/3533292.html 4. 帖子里用了“移植”这个词，也许你是用cmsis源代码编译的？建议先用cmsis提供的编译好的lib测试看看，在cmsis软件包里面就有编译好的lib，针对常见体系结构和常见编译器的都有。

感谢.. 1)对,我重新处理过顺序，这点确认不会出错,所有虚部为0,实部用数据代替. 2)这一步，因为代码里当时没有sin数组，matlab也有移其他的数据，为了省事,所以当时就直接 matlab直接复制过来, 3)当时没考虑速度，直接抓到第一个，看了下说明，就直接用它,对于cpu来说，任务不是很多，所以没有考虑这点，如果理解能对得上号,,以后换成arm_rfft_f32。现在在测试, 4)对，我用的源代码编译,没有用它的库....你是担心编译过程出问题对吧?所以建议我用库...我也怀疑过，但后面自己推翻了这个怀疑。因为后面生成的数组，很有规律，全部取模，全部为1....感觉应该是没错,这里对不上号...如果用库，也计算出同样的结果，那么一样存在这个问题...所以.....

cmsis库里的fft,有点理解上的问题，请大神指点下

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