DSP库 - RFFT - 奇怪的结果

Question

最近我一直在试图对我的STM32F4-Discovery评估板进行FFT计算，然后将它发送到PC。我研究过我的问题 - 我认为我在制造商提供的FFT功能上做了一些错误。

我正在使用CMSIS-DSP库。 现在我已经用代码生成了样本（如果这样做正确，我将通过麦克风进行采样）。

我使用arm_rfft_fast_f32我的数据将是在未来的花车，但结果我得到了我的输出数组是疯了（我认为） - 我得到0以下

number_of_samples = 512; (l_probek in code) 
dt = 1/freq/number_of_samples 

频率

这里是我的代码

float32_t buffer_input[l_probek]; 
uint16_t i; 
uint8_t mode; 
float32_t dt; 
float32_t freq; 
bool DoFlag = false; 
bool UBFlag = false; 
uint32_t rozmiar = 4*l_probek; 

union 
{ 
    float32_t f[l_probek]; 
    uint8_t b[4*l_probek]; 
}data_out; 


union 
{ 
    float32_t f[l_probek]; 
    uint8_t b[4*l_probek]; 
}data_mag; 

union 
{ 
    float32_t f; 
    uint8_t b[4]; 
}czest_rozdz; 


/* Pointers ------------------------------------------------------------------*/ 
arm_rfft_fast_instance_f32 S; 
arm_cfft_radix4_instance_f32 S_CFFT; 
uint16_t output; 
/* ---------------------------------------------------------------------------*/ 
int main(void) 
{ 
    freq = 5000; 
    dt = 0.000000390625; 


    _GPIO(); 
    _LED(); 
    _NVIC();  
    _EXTI(0); 

    arm_rfft_fast_init_f32(&S, l_probek); 
    GPIO_SetBits(GPIOD, LED_Green); 

    mode = 2; 


    //----------------- Infinite loop 
    while (1) 
    { 
     if(true)//(UBFlag == true) 

        for(i=0; i<l_probek; ++i) 
        { 
         buffer_input[i] = (float32_t) 15*sin(2*PI*freq*i*dt); 
        } 

      //Obliczanie FFT 
      arm_rfft_fast_f32(&S, buffer_input, data_out.f, 0); 
      //Obliczanie modulow 
      arm_cmplx_mag_f32(data_out.f, data_mag.f, l_probek); 

      USART_putdata(USART1, data_out.b, data_mag.b, rozmiar); 
      //USART_putdata(USART1, czest_rozdz.b, data_mag.b, rozmiar); 
      GPIO_ToggleBits(GPIOD, LED_Orange); 
      //mode++; 
      //UBFlag = false; 

     } 

    } 
} 

Answer 1

我使用arm_rfft_fast_f32我的数据要在彩车未来，但结果我在输出数组得到的是疯狂的（我认为） - 我得到的频率低于0

的arm_rfft_fast_f32函数不返回的频率，而是复数系数使用Fast Fourier Transform (FFT)计算。因此这些系数是负的是完全合理的。更具体地，对于具有15的振幅的单周期sin测试音输入预期的系数将是：

0.0,  0.0; // special case packing real-valued X[0] and X[N/2] 
0.0, -3840.0; // X[1] 
0.0,  0.0; // X[2] 
0.0,  0.0; // X[3] 
... 
0.0,  0.0; // X[255] 

注意，如在documentation指示的第一两个输出对应于纯实系数X[0]和X[N/2] （您在后续致电arm_cmplx_mag_f32时应特别小心这种特殊情况;请参阅下面的最后一点）。

每个那些频率分量的频率由k*fs/N，其中N是样本的数目（在您的情况l_probek）和fs = 1/dt给出是采样速率（在你的情况freq*l_probek）：

X[0] -> 0*freq*l_probek/l_probek =    0 
X[1] -> 1*freq*l_probek/l_probek = freq = 5000 
X[2] -> 2*freq*l_probek/l_probek = 2*freq = 10000 
X[3] -> 3*freq*l_probek/l_probek = 2*freq = 15000 
... 

最后，由于前两个值的特殊包装，你计算N/2+1大小时需要小心：

// General case for the magnitudes 
arm_cmplx_mag_f32(data_out.f+2, data_mag.f+1, l_probek/2 - 1); 
// Handle special cases 
data_mag.f[0]   = data_out.f[0]; 
data_mag.f[l_probek/2] = data_out.f[1];