STM32F429的DSP教程第17章 DSP功能函数-定点数互转

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了STM32F429的DSP教程第17章 DSP功能函数-定点数互转相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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第17章       DSP功能函数-定点数互转

本期教程主要讲解功能函数中的Q7,Q15和Q31分别向其它类型数据转换。

17.1 初学者重要提示

17.2 DSP基础运算指令

17.3 定点数Q7转换

17.4 定点数Q15转换

17.5 定点数Q31转换

17.6 总结

 

 

17.1 初学者重要提示

  1.   浮点数的四舍五入处理:http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=95149
  2.   C库的浮点数四舍五入函数round,roundf,round使用说明:http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=95156

17.2 DSP基础运算指令

本章用到的DSP指令在前面章节都已经讲解过。

17.3 定点数Q7转换

Q7转浮点数:

pDst[n] = (float32_t) pSrc[n] / 128;   0 <= n < blockSize.

Q7转Q31:

pDst[n] = (q31_t) pSrc[n] << 24;   0 <= n < blockSize.

Q7转Q15:

pDst[n] = (q15_t) pSrc[n] << 8;   0 <= n < blockSize.

17.3.1 函数arm_q7_to_float

函数原型:

void arm_q7_to_float(

  const q7_t * pSrc,

  float32_t * pDst,

  uint32_t blockSize)

函数描述:

这个函数用于定点数Q7转浮点数。

函数参数:

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数转换个数。

17.3.2 函数arm_q7_to_q31

函数原型:

void arm_q7_to_q31(

  const q7_t * pSrc,

        q31_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述:

这个函数用于定点Q7转定点数Q31。

函数参数:

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.3.3 函数arm_q7_to_q15

函数原型:

void arm_q7_to_q15(

  const q7_t * pSrc,

        q15_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述:

这个函数用于定点数Q7转定点数Q15。

函数参数:

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.3.4 使用举例

程序设计:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_Q7
*    功能说明: Q7格式数据向其它格式转换
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_Q7(void)
{
    float32_t pDst[10];
    uint32_t pIndex;
    
    q31_t pDst1[10];
    q15_t pDst2[10];
    q7_t  pSrc[10];
    
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        pSrc[pIndex] = rand()%128;
        printf("pSrc[%d] = %d
", pIndex, pSrc[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    arm_q7_to_float(pSrc, pDst, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q7_to_float: pDst[%d] = %f
", pIndex, pDst[pIndex]);
    }

    /*****************************************************************/
    arm_q7_to_q31(pSrc, pDst1, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q7_to_q31: pDst1[%d] = %d
", pIndex, pDst1[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    arm_q7_to_q15(pSrc, pDst2, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q7_to_q15: pDst2[%d] = %d
", pIndex, pDst2[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    printf("******************************************************************
");
}

 

实验现象:

技术图片 

17.4 定点数Q15转换

Q15转浮点数:

pDst[n] = (float32_t) pSrc[n] / 32768;   0 <= n < blockSize.

Q15转Q31:

pDst[n] = (q31_t) pSrc[n] << 16;   0 <= n < blockSize.

Q15转Q7:

pDst[n] = (q7_t) pSrc[n] >> 8;   0 <= n < blockSize.

17.4.1 函数arm_q15_to_float

函数原型:

void arm_q15_to_float(

  const q15_t * pSrc,

  float32_t * pDst,

  uint32_t blockSize)

函数描述:

这个函数用于定点数Q15转浮点数。

函数参数:

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.4.2 函数arm_q15_to_q31

函数原型:

void arm_q15_to_q31(

  const q15_t * pSrc,

        q31_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述:

这个函数用于定点数Q15转定点数Q31。

函数参数:

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.4.3 函数arm_q15_to_q7

函数原型:

void arm_q15_to_q7(

  const q15_t * pSrc,

        q7_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述:

这个函数用于定点数Q15转定点数Q7。

函数参数:

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.4.4 使用举例

程序设计:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_Q15
*    功能说明: Q15格式数据向其它格式转换
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_Q15(void)
{
    float32_t pDst[10];
    uint32_t pIndex;
    q31_t pDst1[10];
    q15_t pSrc[10];
    q7_t  pDst2[10];
    
    
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        pSrc[pIndex] = rand()%32678;
        printf("pSrc[%d] = %d
", pIndex, pSrc[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    arm_q15_to_float(pSrc, pDst, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q15_to_float: pDst[%d] = %f
", pIndex, pDst[pIndex]);
    }

    /*****************************************************************/
    arm_q15_to_q31(pSrc, pDst1, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q15_to_q31: pDst1[%d] = %d
", pIndex, pDst1[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    arm_q15_to_q7(pSrc, pDst2, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q15_to_q7: pDst2[%d] = %d
", pIndex, pDst2[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    printf("******************************************************************
");
}

 

实验现象:

技术图片 

17.5 定点数Q31转换

Q31转浮点数:

pDst[n] = (float32_t) pSrc[n] / 2147483648;   0 <= n < blockSize.

Q31转Q15:

pDst[n] = (q15_t) pSrc[n] >> 16;   0 <= n < blockSize.

Q31转Q7:

pDst[n] = (q7_t) pSrc[n] >> 24;   0 <= n < blockSize.

17.5.1 函数arm_q31_to_float

函数原型:

void arm_q31_to_float(

  const q31_t * pSrc,

        float32_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述:

这个函数用于32位定点数转浮点数。

函数参数:

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换个数。

17.5.2 函数arm_q31_to_q15

函数原型:

void arm_q31_to_q15(

  const q31_t * pSrc,

        q15_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述:

用于32位定点数转16位定点数。

函数参数:

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的数据个数。

17.5.3 函数arm_q31_to_q7

函数原型:

void arm_q31_to_q7(

  const q31_t * pSrc,

        q7_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述:

用于32位定点数转8位定点数。

函数参数:

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的数据个数。

17.5.4 使用举例

程序设计:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_Q31
*    功能说明: Q31格式数据向其它格式转换
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_Q31(void)
{
    float32_t pDst[10];
    uint32_t pIndex;
    
    q31_t pSrc[10];
    q15_t pDst1[10];
    q7_t  pDst2[10];
    
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        pSrc[pIndex] = rand();
        printf("pSrc[%d] = %d
", pIndex, pSrc[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    arm_q31_to_float(pSrc, pDst, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q31_to_float: pDst[%d] = %f
", pIndex, pDst[pIndex]);
    }

    /*****************************************************************/
    arm_q31_to_q15(pSrc, pDst1, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q31_to_q15: pDst1[%d] = %d
", pIndex, pDst1[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    arm_q31_to_q7(pSrc, pDst2, 10);
    for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    {
        printf("arm_q31_to_q7: pDst2[%d] = %d
", pIndex, pDst2[pIndex]);
    }
    
    /*****************************************************************/
    printf("******************************************************************
");
}

 

实验现象:

技术图片 

17.6 实验例程说明(MDK)

配套例子:

V6-212_DSP功能函数(定点数互转)

实验目的:

  1. 学习DSP功能函数(定点数互转)

实验内容:

  1. 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  2. 按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  3. 按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  4. 按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。

使用AC6注意事项

特别注意附件章节C的问题

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

详见本章的3.4  4.4,5.4小节。

程序设计:

  系统栈大小分配:

技术图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 
       STM32F407 HAL 库初始化,此时系统用的还是F407自带的16MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到168MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V5开发板用户手册第8章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();   /* 初始化扩展IO */
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */        
}

 

  主功能:

主程序实现如下操作:

  •   启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  •   按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  •   按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  •   按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    

    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */

    PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    

    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */

    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }

        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下,Q7转换其它数据格式 */
                     DSP_Q7();
                    break;
                    
                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下,Q15转换其它数据格式 */
                    DSP_Q15();
                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下,Q31转换其它数据格式 */
                    DSP_Q31();
                    break;

                default:
                    /* 其他的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

17.7 实验例程说明(IAR)

配套例子:

V6-212_DSP功能函数(定点数互转)

实验目的:

  1. 学习DSP功能函数(定点数互转)

实验内容:

  1. 启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  2. 按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  3. 按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  4. 按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。

上电后串口打印的信息:

波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。

详见本章的3.4  4.4,5.4小节。

程序设计:

  系统栈大小分配:

技术图片

   硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现:

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参:无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 
       STM32F407 HAL 库初始化,此时系统用的还是F407自带的16MHz,HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick,初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到168MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock,并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder:
       - 可用于代码执行时间测量,MDK5.25及其以上版本才支持,IAR不支持。
       - 默认不开启,如果要使能此选项,务必看V5开发板用户手册第8章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化,要放在滴答定时器之前,因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();   /* 初始化扩展IO */
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */        
}

 

  主功能:

主程序实现如下操作:

  •   启动一个自动重装软件定时器,每100ms翻转一次LED2。
  •   按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  •   按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  •   按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    

    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */

    PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
    

    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */

    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }

        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下,Q7转换其它数据格式 */
                     DSP_Q7();
                    break;
                    
                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下,Q15转换其它数据格式 */
                    DSP_Q15();
                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下,Q31转换其它数据格式 */
                    DSP_Q31();
                    break;

                default:
                    /* 其他的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

17.8 总结

本期教程就跟大家讲这么多,有兴趣的可以深入研究这些函数源码的实现。

 

以上是关于STM32F429的DSP教程第17章 DSP功能函数-定点数互转的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

STM32F429的DSP教程第33章 STM32F429不限制点数FFT实现

STM32F429的DSP教程第31章 STM32F429实数浮点FFT(支持单精度和双精度)

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