关于STM32 DSP库64点FFT计算精度问题？

linjinming

这两天有空看了一下STM32的DSP库，并且在MDK中进行软件仿真，发现其计算的结果与理论值有一定的差异，软件模拟了幅值为10000的正弦波，频率为50Hz，采样频率3200，采样点为64点，调用64点的FFT，得到的值为7070，与理论值7071有一点点差异，这个可以理解，但是将幅值改为100时，计算出的值为705，假如把7070作为标准值，那么幅值为1000时的理论值应该为707，而FFT计算出的值为705，差了2，线性度不是很好，可能程序里舍入误差有点大，我以前的程序用的是DFT，其计算的结果准确度和线性度完全由于DSP库的FFT程序，我的程序主要用来做交流采样的，看来只有自己用汇编重新编FFT的程序了。
测试代码如下：



typedef unsigned char           uint8;                      // 无符号8位整型变量
typedef signed   char           sint8;                          // 有符号8位整型变量  
typedef unsigned short          uint16;                     // 无符号16位整型变量
typedef signed   short          sint16;                          // 有符号16位整型变量
typedef unsigned int            uint32;                     // 无符号32位整型变量
typedef signed   int            sint32;                          // 有符号32位整型变量
typedef float                   fp32;                       // 单精度浮点数（32位长度）
typedef double                  fp64;                       // 双精度浮点数（64位长度）

#include <math.h>

void cr4_fft_64_stm32(void *pssOUT, void *pssIN, uint16 Nbin);
void cr4_fft_256_stm32(void *pssOUT, void *pssIN, uint16 Nbin);
void cr4_fft_1024_stm32(void *pssOUT, void *pssIN, uint16 Nbin);

sint32        data_in[1000];
sint32        data_out[1000];
sint16        dft_out[100];

sint32 samp_cnt;
fp64 sum1,sum2,sum3,sum4,sum5,sum6;
fp64 sum_fft;
fp64 fk;

#define        PI_2                6.283185307179586476925286766559
#define        SAMP_CLK        3200.

int main(void)
{
        sint16  i,deti;
        fp64        sign_frq;
        sint16        base_num,fk_num;
       
        base_num = 1;
        fk_num= 9;

        sign_frq = 50;               
        samp_cnt = (sint16)(SAMP_CLK / sign_frq + 0.5);
       
        for(i = 0;i < 1000;i ++)
        {
                fk = (i * sign_frq) / SAMP_CLK;               
                data_in = (sint32)((1000 * sqrt(2) * sin(base_num * fk * PI_2) + 0 * sqrt(2) * sin(fk_num * fk * PI_2))) * 65536;
        }
               
       
        sum1 = 0;
        sum2 = 0;
        deti = 20;

        // data_out中保存根据算法计算的各次DFT结果，可以与sum1、sum2、sum3、sum4的值进行对比
        cr4_fft_64_stm32(&data_out[0], &data_in[deti], 64);
        for(i = 0;i < 32;i ++)
        {
                  dft_out[2 * i] = data_out & 0xFFFF;
                dft_out[2 * i + 1] = data_out >> 16;
        }

        for(i = 0;i < samp_cnt;i ++)
        {
        // sum1、sum2：基波的实部、虚部的理论值
                sum1 += (double)(data_in[i + deti] / 65536) * (sint32)(32767 * cos(base_num * i * PI_2 / samp_cnt)) / 64 / 32767;
                sum2 += (double)(data_in[i + deti] / 65536) * (sint32)(32767 * sin(base_num  * i * PI_2 / samp_cnt)) / 64 / 32767;

        // sum3、sum4：谐波的实部、虚部的理论值
                sum3 += (double)data_in * (sint32)(32767 * cos(fk_num  * i * PI_2 / samp_cnt)) / 64 / 32767;
                sum4 += (double)data_in * (sint32)(32767 * sin(fk_num  * i * PI_2 / samp_cnt)) / 64 / 32767;
        }
       
        sum5 = sqrt(sum1 * sum1 + sum2 * sum2);
        sum6 = sqrt(sum3 * sum3 + sum4 * sum4);

        sum_fft = sqrt((sint32)dft_out[2] * dft_out[2] + (sint32)dft_out[3] * dft_out[3]);
          while(1);
}

linjinming

sum_fft为信号的有效值，deti值的改变主要是模拟信号的相位

linjinming

还有*pssIN高16位必须为实部，低16位必须为虚部,否则计算出来的相位不正确

My_Cheeses

好久的帖子了，我想问下楼主怎么用STM32F103ZET6算FFT呢？能给解答一下吗？

xiaochou981

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