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8051单片机适用的FFT变换C语言实现

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617B | 更新于2024-10-10 | 123 浏览量 | 0 下载量 举报 收藏
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资源摘要信息: 该压缩文件包含了8051单片机使用的快速傅里叶变换(FFT)算法的C语言实现代码。FFT是一种高效计算离散傅里叶变换(DFT)及其逆变换的算法,广泛应用于数字信号处理领域。在这个资源中,代码被特别为8051单片机编写,8051是一种经典的微控制器,广泛用于嵌入式系统和教学中。尽管原始代码专为8051单片机设计,但经过适当的修改,它也可能适用于其他类型的单片机。FFT的核心功能是将时域的信号转换为频域信号,这对于信号分析和处理非常重要,例如在音频处理、图像处理和通信系统等领域中。 ### 知识点详解: 1. **FFT算法基础**: - **傅里叶变换**: 是一种数学变换,用于将信号从时域转换到频域。在频域中分析信号可以揭示其频率成分,这对于信号处理至关重要。 - **快速傅里叶变换(FFT)**: 是一种算法,用于高效地计算离散傅里叶变换(DFT)及其逆变换。FFT大大减少了执行DFT所需的运算次数,从而降低了计算复杂度。 2. **8051单片机概述**: - **8051单片机**: 由英特尔公司在1980年代初推出,是最为著名的单片机之一。它包含一个CPU、内存、I/O端口等,并且有多种衍生型号。 - **8051的特点**: 包括8位处理器核心、固定数量的I/O端口、定时器/计数器、串行通信接口和有限的RAM和ROM空间。 3. **C语言在8051单片机上的应用**: - **C语言编写**: C语言在嵌入式系统开发中非常流行,因为它提供接近硬件的控制能力和良好的移植性。 - **代码修改**: 提到的代码可能需要根据不同的单片机架构和资源限制进行调整,以便正确编译和运行。 4. **FFT在8051单片机的应用场景**: - **数字信号处理**: 8051单片机可用于执行FFT算法,从而在实时系统中分析信号频率内容。 - **数据通信**: 在调制解调器中,FFT可以用于将信号从时域转换到频域,以便进行信号的发送和接收处理。 5. **移植FFT代码到其他单片机**: - **硬件平台兼容性**: 代码修改可能包括针对目标单片机的内存地址、寄存器访问方式以及外围设备的配置。 - **性能优化**: 为了在不同的硬件平台上获得最佳性能,可能需要对算法进行优化,比如修改数据类型的处理、缓存使用等。 6. **资源文件的使用和注意事项**: - **文件结构**: 由于文件名列表仅包含一个文件名(data_FFT),这表明压缩包可能只包含FFT算法的源代码文件。 - **使用前提**: 在实际使用之前,开发者需要阅读代码并理解其工作原理,以及如何根据特定的应用需求进行调整。 - **测试和调试**: 使用8051单片机开发环境,如Keil uVision,进行代码的编译、链接、下载和调试。 ### 结论 本资源提供了专门针对8051单片机编写的FFT算法实现,这是一项在信号处理和数据分析中非常有用的工具。开发者可以使用此代码作为起点,进一步开发适合自己特定应用需求的信号处理解决方案。考虑到8051单片机的资源限制,开发者可能需要根据单片机的具体硬件特性对代码进行适当的调整和优化,以确保程序能够高效且正确地运行。

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/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * @file : main.c * @brief : Main program body ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "adc.h" #include "dma.h" #include "tim.h" #include "usart.h" #include "gpio.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include <stdio.h> #include <string.h> #include "OLED.h" #include "arm_math.h" /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ #define FFT_LENGTH 256 arm_cfft_radix4_instance_f32 scfft; 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i++) { if(FFT_OutputBuf[i] > max_value) { max_value = FFT_OutputBuf[i]; max_index = i; } } float32_t delta = 0.0f; if(max_index > 1 && max_index < FFT_LENGTH-1) { delta = 0.5f * (FFT_OutputBuf[max_index+1] - FFT_OutputBuf[max_index-1]); delta /= (FFT_OutputBuf[max_index] - 0.5f * (FFT_OutputBuf[max_index-1] + FFT_OutputBuf[max_index+1])); } float32_t sampling_frequency = 48000.0f; // 48kHz float32_t frequency = (max_index + delta) * sampling_frequency / FFT_LENGTH; float32_t threshold = 0.1f * FFT_OutputBuf[0]; if(max_value < threshold || max_index == 0) { frequency = 0.0f; } char freq_str[20]; if(frequency > 50 && frequency < 20000) { sprintf(freq_str, "F:%5.1fHz", frequency); } else { strcpy(freq_str, "F: --- "); } OLED_ShowString(2, 1, freq_str); // printf("Index: %3lu, Freq: %6.1fHz, Value: %.2f\n", // max_index, frequency, max_value); // HAL_Delay(200); // 打印频谱数据(仅前128点) for(int i = 0; i < 128; i++) { printf("%.4f,%6.1f\r\n", FFT_OutputBuf[i],frequency); } // /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0}; /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI14|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSI14State = RCC_HSI14_ON; RCC_OscInitStruct.HSI14CalibrationValue = 16; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL6; RCC_OscInitStruct.PLL.PREDIV = RCC_PREDIV_DIV1; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1; PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK1; if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */ 做到这一步怎么去在vofa上显示频谱