【代码库】在 LPC5500 上使用 PowerQuad 和 CMSIS-DSP 计算 FFT_电路方案

在 LPC5500 上使用 PowerQuad 和 CMSIS-DSP 计算 FFT

本应用笔记介绍了在相同计算案例中使用 CMSIS-DSP 软件和 PowerQuad 硬件进行 FFT 计算的用法。对于相同格式的输入和输出，PowerQuad 硬件可以替代 CMSIS-DSP 软件进行 FFT 计算。演示案例显示，PowerQuad 的运行速度远高于 CMSIS-DSP。

有关如何使用该软件的完整说明，请参阅 AN13496。https ://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN13496.pdf

主板：LPCXpresso55S69

类别：工业

外设：UART、GPIO、FLASH

工具链：IAR

1.软件

本应用笔记对所有演示计算案例采用通用计算流程。它运行从给定数组到预期输出数组的 512 点 FFT 变换。

输入

输入数组包含纯实数{1, 2, 1, 2, 1, 2, ..., 1, 2}，长度为 512。

对于实数定点数，它们是整数 1 或 2。
对于实浮点数，它们是浮点数1.0f或2.0f。
对于复数定点数，它们是复数（1, 0）或（2, 0）。
对于复数浮点数，它们是复数（1.0f，0.0f）或（2.0f，0.0f）。

对于不同的计算情况，输入的值是相同的

输出

输出值数组除以下情况外全部为零：

第 0 个数字是 765。
第 256 个数字是 -256。

这个输出是合理的。从原始输入数组可以看出，输入数字的平均值是 1.5，简单开关波形的幅度是 0.5。这意味着原始输入可以表示为 1.5-0.5、1.5+0.5、1.5-0.5、1.5+0.5……开关周期为 2，频率为 ½。相位为负。没有其他频率因子。

在频率字段中，512 点 FFT 的步长为 1/512。只有第一项和 1/2（第 256 项）的位置非零。第一项表示直流因子，第 256 项表示简单开关波形。非零位置的值是幅度：结果 [0] = 1.5，结果 [256] = -0.5。

输出结果时，使用通用数学计算器（例如 Matlab）可以简化 1/N 的步骤，即直接输出结果乘以 N。本文案例中，实际结果为：result[0] = 768，result[256] = -256

软件版本信息：

SDK：2.9.2
FatFS：R0.14b
CM33：IAR嵌入式工作台9.30.1

2.硬件

Micro USB 线缆
LPCXpresso55S69 LPC55S69-EVK 修订版 A1
个人电脑

硬件使用LPCXpresso55S69 EVK板，硬件设置与SDK的hello world项目相同。

3. 设置

在运行示例之前，请设置硬件环境。

准备一个LPCXpresso55S69。
使用 micro USB 线连接 PC 主机和开发板上的 Jlink USB 端口（P6）
使用以下设置打开串行终端：
- 115200波特率
- 8个数据位
- 无奇偶校验
- 一个停止位
- 无流量控制
将程序下载到目标板。
在 IDE 中启动调试器以开始运行演示。

4.结果

为了获得结果，还支持使用 FreeMat 软件（类似 MabLab 的数学计算器 FreeMat 的开源版本）和以下脚本进行计算。

--> for (i = 1:512); x(i) = mod(i-1,2) + 1; end % create the input array in x. --> y = fft(x) % run the fft and keep result in y --> plot([1:1:512], y) % display the diagram of fft result

结果显示在终端上。

y = 1.0e+002 * Columns 1 to 6 7.6800 + 0.0000i 0 0 0 0 0 Columns 7 to 12 0 0 0 0 0 0 ... Columns 253 to 258 0 0 0 0 -2.5600 + 0.0000i 0 Columns 259 to 264 0 0 0 0 0 0 ... Columns 505 to 510 0 0 0 0 0 0 Columns 511 to 512 0 0