FFT によるスペクトル解析器
Dependencies: Array_Matrix mbed SerialTxRxIntr UIT_FFT_Real DSP_ADDA
Diff: main.cpp
- Revision:
- 0:91cc5a03f0ca
diff -r 000000000000 -r 91cc5a03f0ca main.cpp --- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000 +++ b/main.cpp Fri Jan 08 02:27:46 2021 +0000 @@ -0,0 +1,113 @@ +//--------------------------------------------------------------------- +// 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; + } + } +} \ No newline at end of file