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本期教程主要讲解功能函数中的数据拷贝,数据填充和浮点数转换为定点数。
16.1 初学者重要提示
本章用到的DSP指令在前面章节都已经讲解过。 16.3 数据拷贝(copy) 这部分函数用于数据拷贝,公式描述如下: pDst[n] = pSrc[n]; 0 <= n < blockSize 16.3.1 函数arm_copy_f32 函数原型: void arm_copy_f32( const float32_t * pSrc, float32_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于32位浮点数的复制。 函数参数:
函数原型: void arm_copy_q31( const q31_t * pSrc, q31_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于32位定点数的复制。 函数参数:
函数原型: void arm_copy_q15( const q15_t * pSrc, q15_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于16位定点数的复制。 函数参数:
函数原型: void arm_copy_q7( const q7_t * pSrc, q7_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于8位定点数的复制。 函数参数:
16.3.5 使用举例 程序设计: /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DSP_Copy * 功能说明: 数据拷贝 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void DSP_Copy(void) { float32_t pSrc[10] = {0.6557, 0.0357, 0.8491, 0.9340, 0.6787, 0.7577, 0.7431, 0.3922, 0.6555, 0.1712}; float32_t pDst[10]; uint32_t pIndex; q31_t pSrc1[10]; q31_t pDst1[10]; q15_t pSrc2[10]; q15_t pDst2[10]; q7_t pSrc3[10]; q7_t pDst3[10]; for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("pSrc[%d] = %frn", pIndex, pSrc[pIndex]); } arm_copy_f32(pSrc, pDst, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_copy_f32: pDst[%d] = %frn", pIndex, pDst[pIndex]); } /*****************************************************************/ for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { pSrc1[pIndex] = rand(); printf("pSrc1[%d] = %drn", pIndex, pSrc1[pIndex]); } arm_copy_q31(pSrc1, pDst1, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_copy_q31: pDst1[%d] = %drn", pIndex, pDst1[pIndex]); } /*****************************************************************/ for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { pSrc2[pIndex] = rand()%32768; printf("pSrc2[%d] = %drn", pIndex, pSrc2[pIndex]); } arm_copy_q15(pSrc2, pDst2, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_copy_q15: pDst2[%d] = %drn", pIndex, pDst2[pIndex]); } /*****************************************************************/ for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { pSrc3[pIndex] = rand()%128; printf("pSrc3[%d] = %drn", pIndex, pSrc3[pIndex]); } arm_copy_q7(pSrc3, pDst3, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_copy_q7: pDst3[%d] = %drn", pIndex, pDst3[pIndex]); } /*****************************************************************/ printf("******************************************************************rn"); } 实验现象(部分截图): 16.4 数据填充(Fill) 这部分函数用于数据填充,公式描述如下: pDst[n] = value; 0 <= n < blockSize 16.4.1 函数arm_fill_f32 函数原型: void arm_fill_f32( float32_t value, float32_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于填充32位浮点数。 函数参数:
函数原型: void arm_fill_q31( q31_t value, q31_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于填充32位定点数。 函数参数:
函数原型: void arm_fill_q15( q15_t value, q15_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于填充16位定点数。 函数参数:
函数原型: void arm_fill_q7( q7_t value, q7_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于填充8位定点数。 函数参数:
16.4.5 使用举例 程序设计: /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DSP_Fill * 功能说明: 数据填充 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void DSP_Fill(void) { float32_t pDst[10]; uint32_t pIndex; q31_t pDst1[10]; q15_t pDst2[10]; q7_t pDst3[10]; arm_fill_f32(3.33f, pDst, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_fill_f32: pDst[%d] = %frn", pIndex, pDst[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_fill_q31(0x11111111, pDst1, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_fill_q31: pDst1[%d] = %xrn", pIndex, pDst1[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_fill_q15(0x1111, pDst2, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_fill_q15: pDst2[%d] = %drn", pIndex, pDst2[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_fill_q7(0x11, pDst3, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_fill_q7: pDst3[%d] = %drn", pIndex, pDst3[pIndex]); } /*****************************************************************/ printf("******************************************************************rn"); } 实验现象: 16.5 浮点数转定点数(Float to Fix) 浮点数转Q31公式描述: pDst[n] = (q31_t)(pSrc[n] * 2147483648); 0 <= n < blockSize。 浮点数转Q15公式描述: pDst[n] = (q15_t)(pSrc[n] * 32768); 0 <= n < blockSize 浮点数转Q7公式描述: pDst[n] = (q7_t)(pSrc[n] * 128); 0 <= n < blockSize 16.5.1 函数arm_float_to_q31 函数原型: void arm_float_to_q31( const float32_t * pSrc, q31_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于将浮点数转换为32位定点数。 函数参数:
函数原型: void arm_var_q31( const q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult) 函数描述: 这个函数用于将浮点数转换为16位定点数。 函数参数:
函数原型: void arm_float_to_q7( const float32_t * pSrc, q7_t * pDst, uint32_t blockSize) 函数描述: 这个函数用于将浮点数转换为8位定点数。 函数参数:
16.5.4 使用举例 程序设计: /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: DSP_FloatToFix * 功能说明: 浮点数转定点数 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void DSP_FloatToFix(void) { float32_t pSrc[10] = {0.6557, 0.0357, 0.8491, 0.9340, 0.6787, 0.7577, 0.7431, 0.3922, 0.6555, 0.1712}; uint32_t pIndex; q31_t pDst1[10]; q15_t pDst2[10]; q7_t pDst3[10]; for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("pSrc[%d] = %frn", pIndex, pSrc[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_float_to_q31(pSrc, pDst1, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_float_to_q31: pDst[%d] = %drn", pIndex, pDst1[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_float_to_q15(pSrc, pDst2, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_float_to_q15: pDst1[%d] = %drn", pIndex, pDst2[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_float_to_q7(pSrc, pDst3, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_float_to_q7: pDst2[%d] = %drn", pIndex, pDst3[pIndex]); } /*****************************************************************/ printf("******************************************************************rn"); } 实验现象: 16.6 实验例程说明(MDK) 配套例子: V7-211_DSP功能函数(数据拷贝,数据填充和浮点转定点) 实验目的:
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3.5 4.5,5.4小节。 程序设计: 系统栈大小分配: RAM空间用的DTCM: 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) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,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400MHz - 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V7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FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ } MPU配置和Cache配置: 数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); } 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, 串口打印函数DSP_Copy的输出结果 按下按键K2, 串口打印函数DSP_Fill的输出结果 按下按键K3, 串口打印函数DSP_FloatToFix的输出结果 /* ********************************************************************************************************* * 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,数据复制 */ DSP_Copy(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,数据填充 */ DSP_Fill(); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,浮点转定点 */ DSP_FloatToFix(); break; default: /* 其他的键值不处理 */ break; } } } } 16.7 实验例程说明(IAR) 配套例子: V7-211_DSP功能函数(数据拷贝,数据填充和浮点转定点) 实验目的:
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1。 详见本章的3.5 4.5,5.4小节。 程序设计: 系统栈大小分配: RAM空间用的DTCM: 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) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化,此时系统用的还是H7自带的64MHz,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400MHz - 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V7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FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ } MPU配置和Cache配置: 数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区(本例子未用到AXI SRAM),FMC的扩展IO区。 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate,Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); } 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, 串口打印函数DSP_Copy的输出结果 按下按键K2, 串口打印函数DSP_Fill的输出结果 按下按键K3, 串口打印函数DSP_FloatToFix的输出结果 /* ********************************************************************************************************* * 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,数据复制 */ DSP_Copy(); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下,数据填充 */ DSP_Fill(); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下,浮点转定点 */ DSP_FloatToFix(); break; default: /* 其他的键值不处理 */ break; } } } } 16.8 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。 |
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