FFT アナライザ このプログラムの説明は,CQ出版社「トランジスタ技術」の2021年10月号から開始された連載記事「STM32マイコンではじめるPC計測」の中にあります.このプログラムといっしょに使うPC側のプログラムについても同誌を参照してください.
Dependencies: Array_Matrix mbed SerialTxRxIntr DSP_ADDA UIT_FFT_Real Window
Diff: main.cpp
- Revision:
- 0:e5fc70976c00
- Child:
- 1:d9dbfbe95c8d
--- /dev/null Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000 +++ b/main.cpp Thu Sep 09 08:52:33 2021 +0000 @@ -0,0 +1,110 @@ +//--------------------------------------------------------------------- +// 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) +// ● PC 側のプログラム: "CQ_FFT_Analyzer" +// ● ボーレート +// ポートの検索時: 9,600 baud +// ポートの検索後: 460,800 baud +// +// ● 入力: A1 +// ● 白色雑音の出力:A2 +// +// 2021/07/11, Copyright (c) 2021 MIKAMI, Naoki +//--------------------------------------------------------------------- + +#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 "XferSpectrum.hpp" +using namespace Mikami; + +#ifndef __STM32F446xx_H +#error "Use Nucleo-F446RE" +#endif + +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 +const int N_TX_ = 501; // PC に転送するデータ数 + +DoubleBuffer<float> buf_(N_FRAME_); // AD の結果を保存するバッファ +DspAdcIntr myAdc_(10.24f*RATIO_, A1); // 標本化周波数: 102.4 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_); // 白色雑音発生用低域通貨フィルタ +MSeq16 mSeq_; // M 系列信号発生器(N = 16) + +// 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(); // AD 変換された値を取得 + + 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_.IsFullSwitch(); // 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; // PC との通信用,最初は 9600 baud + XferSpectrum tx(rxTx, N_TX_); // 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 + + 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 + wait_ms(10); + rxTx.Baud(460800); // 以降は 460,800 baud + } + if (str.substr(0, 2) == "GO") + okGo = true; // データの転送要求あり + } + + 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 + 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(absFt); // データを PC へ転送 + ready = false; + okGo = false; + } + } +} \ No newline at end of file