【嵌入式】单片机fft

• 使用cmsis-dsp
• 开启单片机的FPU

#define DEF_APP_FFT_MODULE 
/*********************************************************************************   
 *                                   INCLUDES                                        
 *********************************************************************************/  
#include "app_fft.h" 
#include "arm_math.h"
#include "transform_functions.h"
#include "arm_const_structs.h"
#include <stdio.h>
/*********************************************************************************   
 *                                   DEFINES                                         
 *********************************************************************************/  
// FFT点数 = 采样率 ÷ 目标分辨率，向上取整到2的幂次
#define FFT_LENGTH      256

//采样频率 ≥ 2 × 最高频率（建议2.5倍以上）
#define SAMPLE_FREQ     256

// 缓冲区
float adcBuffer[FFT_LENGTH];
float fftBuffer[FFT_LENGTH * 2]; // 实部+虚部
float magBuffer[FFT_LENGTH / 2];
/*********************************************************************************   
 *                                   MACROS                                          
 *********************************************************************************/  

/*********************************************************************************   
 *                                  TYPEDEFS                                         
 *********************************************************************************/  

/*********************************************************************************   
 *                               STATIC FUNCTION                                     
 *********************************************************************************/  


void app_CollectData(void)
{
    uint16_t i = 0;
    
    // 从ADC采集数据到adcBuffer
    // 这里用模拟数据代替
    for(i = 0; i < FFT_LENGTH; i++)
    {
        float time = (float)i / SAMPLE_FREQ;
        adcBuffer[i] = 0.2f * arm_sin_f32(2 * PI * 50 * time) + 
                       0.8f * arm_sin_f32(2 * PI * 51 * time);
        
        // 填充FFT缓冲区（实部）
        fftBuffer[2*i] = adcBuffer[i];
        // 虚部设为0
        fftBuffer[2*i+1] = 0;
    }
}

void app_FFTProcess(void)
{
    uint32_t maxIndex;
    float maxValue;
    float frequency = 0;
		float magValue = 0;
    
    // 执行FFT
    arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len256, fftBuffer, 0, 1);
    
    // 计算幅度
    arm_cmplx_mag_f32(fftBuffer, magBuffer, FFT_LENGTH/2);
    
    // 寻找峰值频率
    arm_max_f32(magBuffer, FFT_LENGTH/2, &maxValue, &maxIndex);
    
    // 计算频率
    frequency = (float)maxIndex * SAMPLE_FREQ / FFT_LENGTH;
    
    //幅值
    magValue = maxValue * 2 / SAMPLE_FREQ;
    
    printf("原始:%d Hz, 峰值频率: %.2f Hz, 幅度: %.2f\n", maxIndex, frequency, magValue);
    
}

void main()
{
	app_CollectData();
	app_FFTProcess();
}