stm32g474怎么用fft采集相位

### STM32G474 使用 FFT 采集相位的方法及示例代码 在 STM32G474 上使用 FFT 进行相位采集，主要涉及信号的采集、FFT 的初始化与计算以及相位信息的提取。以下是具体方法和示例代码。 #### 1. 初始化 ADC 模块以采集信号 STM32G474 的 ADC 模块用于采集输入信号。需要配置 ADC 的采样频率、分辨率以及其他参数以确保信号的质量。 ```c void ADC_Init(void) { // 配置 ADC 时钟 RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0}; PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_SYSCLK; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit); // 配置 ADC 参数 ADC_HandleTypeDef hadc; hadc.Instance = ADC1; hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PREScaler_DIV4; // 设置 ADC 时钟分频 hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // 设置分辨率为 12 位 hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 数据右对齐 hadc.Init.ScanConvMode = DISABLE; // 禁用扫描模式 hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; // 单次转换结束标志 hadc.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE; // 禁用低功耗自动等待 hadc.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; // 启用连续转换模式 hadc.Init.NbrOfConversion = 1; // 转换次数为 1 hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; // 禁用不连续转换模式 hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 软件触发 hadc.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; HAL_ADC_Init(&hadc); } ``` #### 2. 初始化 FFT 实例 根据引用[1]的内容，FFT 的初始化需要指定 FFT 的长度和是否为逆变换（正变换设置为 `0`）。以下是 FFT 初始化代码： ```c #include "arm_math.h" #define FFT_SIZE 1024 arm_rfft_instance_f32 S; void FFT_Init(void) { arm_rfft_fast_init_f32(&S, FFT_SIZE); // 初始化 FFT 实例 } ``` #### 3. 填充输入数据并执行 FFT 采集到的信号数据需要填充到 FFT 输入缓冲区中，并调用 FFT 函数进行计算。 ```c float32_t input[FFT_SIZE]; // 输入缓冲区 float32_t output[FFT_SIZE * 2]; // 输出缓冲区 void FFT_Process(void) { for (int i = 0; i < FFT_SIZE; i++) { input[i] = adc_value[i]; // 将 ADC 采集的数据填充到输入缓冲区 } arm_rfft_fast_f32(&S, input, output, 0); // 执行 FFT 计算 } ``` #### 4. 提取相位信息 FFT 的输出结果包含复数形式的频域数据。通过计算每个频率点的相位角，可以得到信号的相位信息。 ```c #include <math.h> float32_t phase[FFT_SIZE / 2]; void Calculate_Phase(void) { for (int i = 0; i < FFT_SIZE / 2; i++) { float32_t real = output[2 * i]; // 实部 float32_t imag = output[2 * i + 1]; // 虚部 phase[i] = atan2f(imag, real); // 计算相位角 } } ``` #### 示例代码总结 以下为完整的代码框架： ```c #include "stm32g4xx_hal.h" #include "arm_math.h" #include <math.h> #define FFT_SIZE 1024 arm_rfft_instance_f32 S; float32_t input[FFT_SIZE]; float32_t output[FFT_SIZE * 2]; float32_t phase[FFT_SIZE / 2]; void ADC_Init(void) { // 配置 ADC 时钟 RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0}; PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC; PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_SYSCLK; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit); // 配置 ADC 参数 ADC_HandleTypeDef hadc; hadc.Instance = ADC1; hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PREScaler_DIV4; hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; hadc.Init.ScanConvMode = DISABLE; hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; hadc.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE; hadc.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; hadc.Init.NbrOfConversion = 1; hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; hadc.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; HAL_ADC_Init(&hadc); } void FFT_Init(void) { arm_rfft_fast_init_f32(&S, FFT_SIZE); // 初始化 FFT 实例 } void FFT_Process(void) { for (int i = 0; i < FFT_SIZE; i++) { input[i] = adc_value[i]; // 将 ADC 采集的数据填充到输入缓冲区 } arm_rfft_fast_f32(&S, input, output, 0); // 执行 FFT 计算 } void Calculate_Phase(void) { for (int i = 0; i < FFT_SIZE / 2; i++) { float32_t real = output[2 * i]; // 实部 float32_t imag = output[2 * i + 1]; // 虚部 phase[i] = atan2f(imag, real); // 计算相位角 } } int main(void) { HAL_Init(); ADC_Init(); FFT_Init(); while (1) { FFT_Process(); // 执行 FFT Calculate_Phase(); // 计算相位 } } ``` #### 注意事项 - 确保 ADC 的采样频率足够高以避免混叠效应[^1]。 - 在实际应用中，可能需要对信号进行窗口函数处理以减少频谱泄漏。 - 相位信息通常需要结合幅值信息进行分析，以便更准确地理解信号特性。