FFT によるスペクトル解析器
Dependencies: Array_Matrix mbed SerialTxRxIntr UIT_FFT_Real DSP_ADDA
main.cpp
- Committer:
- MikamiUitOpen
- Date:
- 2021-01-08
- Revision:
- 0:91cc5a03f0ca
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//--------------------------------------------------------------------- // FFT によるスペクトルアナライザ,白色雑音発生器付き (Nucleo-F446RE 用) // // ● ST-Link Firmware の V2.J37.M26 で動作確認 // // ● ST-Link Firmware のアップグレードには stsw-link007_V2-37-26.zip // に含まれている "ST-LinkUpgrade.exe" を使う // // ● PC 側のプログラム: "F446_FFT_Analyzer" // ● ボーレート: 460800 baud // ● 受信データの文字列の終了マーク: "\r" // // ● 入力: A1 // ● 白色雑音の出力:A2 // // 2021/01/08, Copyright (c) 2021 MIKAMI, Naoki //--------------------------------------------------------------------- #include "mbed.h" #include <string> #include "Array.hpp" #include "DSP_AdcIntr.hpp" #include "DSP_Dac.hpp" #include "FFT_Analyzer.hpp" #include "DoubleBuffer.hpp" #include "Coefs_IIR_LP.hpp" // 縦続形 IIR フィルタの係数 #include "IirCascade.hpp" // 縦続形 IIR フィルタ #include "MSeq16.hpp" // M 系列発生器 #include "Xfer.hpp" using namespace Mikami; const int N_FFT_ = 1024; // FFT の点数 const int N_FRAME_ = N_FFT_; // 1フレーム当たり標本化するデータ数 const int N_SPC_ = N_FFT_/2 + 1; // 有効なスペクトルの点数 const int RATIO_ = 10; // オーバーサンプリングの倍率 DoubleBuffer<float, N_FRAME_> buf_(0); // AD の結果を保存するバッファ DspAdcIntr myAdc_(10*RATIO_, A1); // 標本化周波数: 100 kHz DspDac myDac; IirCascade df1_(ORDER1_, CK1_, G01_); // ダウンサンプリング用 Anti-alias フィルタ IirCascade df2_(ORDER2_, CK2_, G02_); // 白色雑音発生用 MSeq16 mSeq_; // ADC 変換終了割り込みに対する割り込みサービス・ルーチン void AdcIsr() { static int count = 0; float xn = myAdc_.Read(); float noise = df2_.Execute(mSeq_.Execute()); myDac.Write(0.8f*noise); // 白色雑音出力 float yn = df1_.Execute(xn); // ダウンサンプリング用 Anti-alias フィルタの実行 if (++count >= RATIO_) { buf_.Store(yn); // ダウンサンプリングされたデータをバッファへ格納 count = 0; buf_.IfFullSwitch(); // バッファが満杯であればバッファを切り替える } } int main() { SerialRxTxIntr rxTx(32, 460800); // PC との通信用 Xfer tx(rxTx, N_SPC_); // PC に転送するためのオブジェクトの生成 FftAnalyzer analyzer(N_FFT_); // FFT によるスペクトル解析オブジェクトの生成 Array<float> sn(N_FFT_, 0.0f); // スペクトル解析の対象となるデータ Array<float> absFt(N_SPC_); // 解析結果:スペクトルの絶対値 NVIC_SetPriority(ADC_IRQn, 0); // AD変換終了割り込みの優先度が最高 NVIC_SetPriority(USART2_IRQn, 1); bool ready = false; // スペクトルの計算終了で true bool okGo = false; // "GO" を受信したら true float magn = 1; // 転送する際の倍率 myAdc_.SetIntrVec(&AdcIsr); // AD変換終了割り込みの割り当て while (true) { // PC からのコマンドの解析 if (rxTx.IsEol()) // 受信バッファのデータが有効になった場合の処理 { string str = rxTx.GetBuffer(); if (str == "FFTAnalyzer") rxTx.TxString("ACK\n"); // PC からの "FFTAnalyzer" に対して "ACK" を送信 if (str.substr(0, 2) == "GO") { okGo = true; // データの転送要求あり float x = (float)atoi(str.erase(0, 2).c_str()); magn = powf(10, x/20.0f); } } if (buf_.IsFull()) // 入力データが満杯の場合,以下の処理を行う { for (int n=0; n<N_FRAME_; n++) sn[n] = buf_.Get(n); analyzer.Execute(sn, absFt); // スペクトル解析の実行 tx.Convert(absFt, magn); // スペクトル解析の結果を転送する形式に変換 ready = true; // スペクトル解析終了 } // 転送要求がありスペクトル解析が終了している場合にデータを PC へ転送する if (okGo && ready) { tx.ToPC(); // データを PC へ転送 ready = false; okGo = false; } } }