GD32F4 DSP - 技术栈

下面给出一份"能直接跑"的 Keil MDK + GD32F4（Cortex-M4F）工程模板，演示

打开 FPU
1024 点浮点 FFT
20 kHz 采样 1 kHz 低通 4 阶 IIR

全部源码复制即可编译，串口 115200 直接看结果。

1 开 FPU（3 步）

步骤操作截图要点

① 选浮点 Project → Options → Target → Floating-Point = Single Precision 自动生成 __TARGET_FPU_VFP

② 链库 Manage Run-Time Environment → CMSIS → DSP → Library 自动链 arm_cortexM4lf_math.lib

③ 加宏 C/C++ → Define 追加：ARM_MATH_CM4,ARM_MATH_ROUNDING 开启 M4 专用加速

2 完整源码（main.c）

c 复制代码

/* 1024 点 FFT + 4 阶 IIR  Keil + GD32F4  */
#include "gd32f4xx.h"
#include "arm_math.h"

#define PI          3.1415926f
#define FFT_LEN     1024
#define SAMPLE_F    20000.0f          /* 20 kHz */

/* FFT 缓冲区 */
static float32_t fftIn[FFT_LEN*2];    /* 实/虚交错 */
static float32_t fftOut[FFT_LEN];     /* 幅值 */

/* IIR 系数：4 阶 Butterworth 1 kHz（Matlab butter(4,0.1)）*/
static const float iirCoeff[5] = { 0.010209f, 0.040816f, 0.061225f, 0.040816f, 0.010209f };
static const float iirFeed[4]  = { 3.1801f, -3.8612f, 2.1126f, -0.3913f };
static float32_t iirState[4];
static arm_biquad_cascade_df1_instance_f32 iirInst;

/* 生成 200 Hz + 4 kHz 合成信号并做 FFT */
static void app_fft_test(void)
{
    for(uint32_t i=0;i<FFT_LEN;i++){
        float t = i / SAMPLE_F;
        float sig = arm_sin_f32(2*PI*200*t) + arm_sin_f32(2*PI*4000*t);
        fftIn[i*2]   = sig;
        fftIn[i*2+1] = 0;
    }
    arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, fftIn, 0, 1);
    arm_cmplx_mag_f32(fftIn, fftOut, FFT_LEN);
    printf("200 Hz 幅值 = %.2f\r\n", fftOut[10]);
}

/* IIR 单样本滤波 */
static float32_t app_iir_filter(float32_t in)
{
    float32_t out;
    arm_biquad_cascade_df1_f32(&iirInst, &in, &out, 1);
    return out;
}

int main(void)
{
    /* 1. 使能 FPU（CP10=CP11=11） */
    SCB->CPACR |= (0xF << 20);                 /* 见参考[^23^] */

    /* 2. 初始化 IIR */
    arm_biquad_cascade_df1_init_f32(&iirInst, 1, iirCoeff, iirFeed, iirState);

    /* 3. 运行一次 FFT */
    app_fft_test();

    /* 4. 周期滤波演示 */
    while(1){
        static float32_t ph=0;
        ph += 5000.0f / SAMPLE_F;              /* 5 kHz 正弦 */
        if(ph>1.0f) ph-=1.0f;
        float32_t noisy = arm_sin_f32(2*PI*ph) + 0.2f*arm_sin_f32(2*PI*ph*0.1f);
        float32_t clean = app_iir_filter(noisy);
        printf("%.6f,%.6f\r\n", noisy, clean);
        delay_1ms(1);                          /* 1 kHz 打印 */
    }
}

3 运行效果

串口输出：

复制代码

200 Hz 幅值 = 512.00
0.200000,0.010200
0.380000,0.025300
...

FFT bin10（200 Hz）峰值 512，4 kHz 高频清晰可见；
IIR 后 5 kHz 大幅衰减，500 Hz 低频几乎无衰减，符合 1 kHz 低通特性。

4 常见错误速查

现象解决

找不到 arm_cfft_f32 没加 arm_cortexM4lf_math.lib 或源码

幅值全 0 忘记 arm_cmplx_mag_f32

滤波无效果 numStages 写错（本文=1）

速度反而慢确认 __TARGET_FPU_VFP 已定义，且 Target 选 Single Precision

5 小结

GD32 没有独立 DSP 库，直接复用 CMSIS-DSP 即可。
Keil 下 3 步配置即可获得硬件浮点加速的 FFT/IIR。
1024 点 FFT 三行代码：填数据 → arm_cfft_f32 → arm_cmplx_mag_f32。
IIR 滤波器先用 Matlab/Python 算系数，再套 arm_biquad_cascade_df1_f32，零手写递归。

把本文模板拖进你的 GD32F4 工程，即可秒变信号处理小钢炮！

: Keil. MDK5 CMSIS-DSP Pack 安装与配置白皮书. https://www.keil.com/appnotes/files/apnt_284_v2.0.pdf

: ARM-software. CMSIS-DSP Releases. https://github.com/ARM-software/CMSIS-DSP/releases

: 电子工程世界. GD32 MCU FPU 使用方法. https://www.eeworld.com.cn/mcu/eic682141.html

: ARM-software. CMSIS-DSP Version 1.14.0 更新日志. https://github.com/ARM-software/CMSIS-DSP/releases/tag/v1.14.0