stm32 fft cubemx 串口打印频谱

### 使用 STM32 和 CubeMX 实现 FFT 及串口打印频谱 #### 初始化项目并配置外设 为了在 STM32 上使用 CubeMX 配置 FFT 并通过 UART 打印频谱数据，首先需要创建一个新的 STM32 项目，并利用 HAL 库初始化必要的硬件资源。具体来说，在 CubeMX 中选择目标 MCU (例如 STM32F407)，然后启用 ADC 和 USART 外设。 对于 ADC 的配置，确保选择了合适的通道以及采样时间等参数；而对于 USART，则需设定波特率、字长和其他通信属性以便后续的数据传输[^1]。 ```c // 在 main.c 文件中包含头文件 #include "main.h" #include "stm32f4xx_hal.h" UART_HandleTypeDef huart2; ADC_HandleTypeDef hadc1; void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_USART2_UART_Init(void); // 初始化USART接口 static void MX_ADC1_Init(void); // 初始化ADC模块 ``` #### 添加 CMSIS-DSP 函数库支持 由于 ARM 提供了一个高效的 DSP 函数库——CMSIS-DSP 来执行各种数字信号处理操作，因此还需要向工程添加该函数库的支持。这可以通过 CubeMX 工具完成：进入 Project Manager 页面下的 Middleware 栏目勾选 CMSIS->DSP Functions 即可引入所需功能集[^3]。 #### 编写 FFT 计算逻辑 接下来定义一个用于保存输入样本数组 `inputBuffer` 和输出结果数组 `outputBuffer` ，长度均为 N=1024 。调用 `arm_cfft_radix4_init_f32()` 完成 FFT 参数初始化工作之后就可以准备实际计算过程了： ```c #define BUFFER_SIZE 1024 float32_t inputBuffer[BUFFER_SIZE]; float32_t outputBuffer[BUFFER_SIZE]; arm_cfft_radix4_instance_f32 S; int main(void){ ... /* Initialize the CFFT Instance */ arm_cfft_radix4_init_f32(&S, BUFFER_SIZE, 0, 1); while (1) { // 获取来自ADC转换后的电压值填充到inputBuffer[] // 调用FFT算法进行变换 arm_cfft_radix4_f32(&S, inputBuffer); // 将复数形式的结果转为模值存入outputBuffer[]中 // 发送outputBuffer[]中的数值经由串行端口发送出去 } } ``` #### 数据采集与预处理 当一切就绪后便可以开始周期性地读取模拟量并将它们放入缓冲区等待进一步处理。这里需要注意的是因为 FFT 输入序列要求实部虚部分开表示所以要特别对待所获取的真实世界测量值使其适应这种格式需求[^2]。 #### 结果展示 最后一步就是把经过 FFT 后得到的信息按照一定格式打包并通过已建立好的串行连接传送给计算机终端显示出来。通常情况下会先求得各频率分量对应的幅度再乘以适当的比例因子从而获得直观易懂的表现方式。 ```c for(int i = 0 ;i<BUFFER_SIZE;i++){ float magnitude = sqrt(outputBuffer[i*2]*outputBuffer[i*2]+outputBuffer[i*2+1]*outputBuffer[i*2+1]); char buffer[50]; sprintf(buffer,"%d:%.2f\r\n",i,magnitude); HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)buffer,strlen(buffer),HAL_MAX_DELAY); } ```