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硬汉Eric2013

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【安富莱——DSP教程】第33章 实数FFT的逆变换实现

第33章  实数FFT的逆变换实现
    本章主要讲解实数FFT的逆变换实现。
    本章节使用的复数FFT函数来自ARM官方库的TransformFunctions部分
    33.1 实数FFT的逆变换实现
    33.2 总结

回帖(2)

硬汉Eric2013

2015-7-7 11:45:01
33.1  实数FFT的逆变换实现
    本小节主要讲解实数FFT的逆变换实现,通过函数arm_cfft_f32实现浮点数的逆变换。
33.1.1  arm_rfft_fast_f32逆变换
函数定义如下:
void arm_rfft_fast_f32(
arm_rfft_fast_instance_f32 * S,
float32_t * p, float32_t * pOut,
uint8_t ifftFlag)
参数定义:
[in] *S          points to anarm_rfft_fast_instance_f32 structure.
[in] *p          points to the inputbuffer.
[in] *pOut      points to the outputbuffer.
[in] ifftFlag     RFFT if flag is 0,RIFFT if flag is 1
注意事项:
结构arm_rfft_fast_instance_f32的定义如下(在文件arm_math.h文件):
typedef struct
{
   arm_cfft_instance_f32 Sint;     /**< Internal CFFT structure. */
   uint16_t fftLenRFFT;            /**
       float32_t* pTwiddleRFFT;          /**< Twiddle factors real stage  */
} arm_rfft_fast_instance_f32 ;
    下面通过函数arm_rfft_f32计算一个正弦波的FFT,然后再使用函数arm_rfft_f32做FFT逆变换,并使用 Matlab计算变换前后的结果对比。
  1. /*
  2. *********************************************************************************************************
  3. *    函 数 名: arm_rfft_fast_f32_app
  4. *    功能说明: 调用函数arm_rfft_fast_f32计算逆变换
  5. *    形    参:无
  6. *    返 回 值: 无
  7. *********************************************************************************************************
  8. */
  9. static void arm_rfft_fast_f32_app(void)
  10. {
  11.      uint16_t i;
  12.      arm_rfft_fast_instance_f32 S;
  13.    
  14.      /* 实数序列FFT长度 */
  15.      fftSize = 1024;
  16.      /* 正变换 */
  17.     ifftFlag = 0;
  18.    
  19.      /* 初始化结构体S中的参数 */
  20.      arm_rfft_fast_init_f32(&S, fftSize);
  21.    
  22.      /* 按照实部,虚部,实部,虚部..... 的顺序存储数据 */
  23.      for(i=0; i<1024; i++)
  24.      {
  25.          /* 50Hz正弦波,采样率1KHz */
  26.          testInput_f32_10khz[i] = 1.2f*arm_sin_f32(2*3.1415926f*50*i/1000)+1;
  27.          printf("%frn", testInput_f32_10khz[i]);
  28.      }
  29.    
  30.      /* 1024点实序列快速FFT */
  31.      arm_rfft_fast_f32(&S, testInput_f32_10khz, testOutput_f32_10khz, ifftFlag);
  32.    
  33.      /* 逆变换 */
  34.     ifftFlag = 1;
  35.    
  36.      /* 1024点实序列快速FFT */
  37.      arm_rfft_fast_f32(&S, testOutput_f32_10khz, testInput_f32_10khz, ifftFlag);
  38.    
  39.      printf("****************************分割线**********************************rn");
  40.    
  41.      /* 串口打印求解的模值 */
  42.      for(i=0; i
  43.      {
  44.          printf("%frn", testInput_f32_10khz[i]);
  45.      }

  46. }
运行如上函数可以通过串口打印出原始正弦波和经过RFFT,RIFFT的正弦波,下面我们就通过Matlab对比变换前和变换后的波形。
    对比前需要先将串口打印出的两组数据加载到Matlab中,并给原始正弦波起名signal,变换后的数组起名sampledata,加载方法在前面的教程中已经讲解过,这里不做赘述了。Matlab中运行的代码如下:
  1. Fs = 1000;                  % 采样率
  2. N  = 1024;                 % 采样点数
  3. n  = 0:N-1;                 % 采样序列
  4. f = n * Fs / N;               %真实的频率

  5. subplot(2,1,1);
  6. plot(f,  signal);      %绘制原始信号
  7. title('原始信号');
  8. xlabel('时间');
  9. ylabel('幅值');

  10. subplot(2,1,2);
  11. plot(f,  sampledata);    %绘制RFFT和RIFFT后的信号
  12. title('RFFT和RIFFT后的信号');
  13. xlabel('时间');
  14. ylabel('幅值');
Matlab运行的结果如下:
33.1.png
                              
波形前端部分:
33.2.png
波形后端部分:
33.3.png
从上面的对比结果中可以看出,函数arm_rfft_fast_f32计算前后的正弦波基本是一致的。

硬汉Eric2013

2015-7-7 11:45:39
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