valeria toffoli / Mbed OS COG4050_analogSensor

fft+analohADXL100x

Dependencies:   COG4050_ADT7420

Fork of COG4050_blink by valeria toffoli

main.cpp@2:dbe2cc9e3b23, 2018-11-05 (annotated)

Committer:
vtoffoli
Date:
Mon Nov 05 08:39:17 2018 +0000
Revision:
2:dbe2cc9e3b23
Parent:
1:f56db8105a6a 
fft+analogADXL;

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UserRevisionLine numberNew contents of line
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 1 #include <stdio.h>
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 2 #include <complex>
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 3 #include <math.h>
APS_Lab 0:74a0756399ff 4 #include "mbed.h"
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 5 #include "ADXL100x.h"
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 6 #include "FFT.h"
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 7
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 8 FFT fft;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 9 ADXL100x accl(D6, D7, D8, ADC_VIN0, 5, 3);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 10 Serial pc(USBTX, USBRX); // tx, rx
APS_Lab 0:74a0756399ff 11
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 12 // Interrupt and timer
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 13 Timer t;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 14 Ticker tck;
APS_Lab 0:74a0756399ff 15
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 16 // Const
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 17 const float sample_time = 0.03;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 18 const int sample_num = 128;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 19 #define M_PI 3.14159265358979323846 // Pi constant with double precision
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 20 uint16_t result;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 21
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 22 // Pin
APS_Lab 0:74a0756399ff 23 DigitalOut led1(LED1);
vtoffoli 1:f56db8105a6a 24 DigitalOut led2(LED2);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 25 DigitalIn btn1(PB0);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 26 DigitalIn btn2(PB1);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 27
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 28 // Variable
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 29 double data_array[sample_num];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 30 double time_array[sample_num];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 31 double dt_array[sample_num+1];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 32 complex<double> fft_array[sample_num];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 33 int index = 0;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 34 bool alarm = false;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 35
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 36 /* -------------------------------------------------------------------------- */
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 37 /* FFT ---------------------------------------------------------------------- */
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 38 /* -------------------------------------------------------------------------- */
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 39 /*
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 40 int log2(int N) //funzione per calcolare il logaritmo in base 2 di un intero
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 41 {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 42 int k = N, i = 0;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 43 while(k) {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 44 k >>= 1;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 45 i++;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 46 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 47 return i - 1;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 48 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 49
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 50 int check(int n) //usato per controllare se il numero di componenti del vettore di input è una potenza di 2
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 51 {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 52 return n > 0 && (n & (n - 1)) == 0;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 53 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 54
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 55 int reverse(int N, int n) //calcola il reverse number di ogni intero n rispetto al numero massimo N
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 56 {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 57 int j, p = 0;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 58 for(j = 1; j <= log2(N); j++) {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 59 if(n & (1 << (log2(N) - j)))
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 60 p |= 1 << (j - 1);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 61 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 62 return p;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 63 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 64
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 65 void ordina(complex<double>* f1, int N) //dispone gli elementi del vettore ordinandoli per reverse order
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 66 {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 67 complex<double> f2[sample_num];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 68 for(int i = 0; i < N; i++)
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 69 f2[i] = f1[reverse(N, i)];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 70 for(int j = 0; j < N; j++)
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 71 f1[j] = f2[j];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 72 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 73
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 74 void transform(complex<double>* f, int N) //calcola il vettore trasformato
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 75 {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 76 ordina(f, N); //dapprima lo ordina col reverse order
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 77 complex<double> W[N / 2]; //vettore degli zeri dell'unità.
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 78 //Prima N/2-1 ma genera errore con ciclo for successivo
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 79 //in quanto prova a copiare in una zona non allocata "W[N/2-1]"
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 80 W[1] = polar(1., -2. * M_PI / N);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 81 W[0] = 1;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 82 for(int i = 2; i < N / 2; i++)
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 83 W[i] = pow(W[1], i);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 84 int n = 1;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 85 int a = N / 2;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 86 for(int j = 0; j < log2(N); j++) {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 87 for(int i = 0; i < N; i++) {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 88 if(!(i & n)) {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 89 //ad ogni step di raddoppiamento di n, vengono utilizzati gli indici
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 90 //'i' presi alternativamente a gruppetti di n, una volta si e una no.
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 91 complex<double> temp = f[i];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 92 complex<double> Temp = W[(i * a) % (n * a)] * f[i + n];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 93 f[i] = temp + Temp;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 94 f[i + n] = temp - Temp;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 95 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 96 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 97 n *= 2;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 98 a = a / 2;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 99 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 100 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 101
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 102 void FFT(complex<double>* f, int N, double d)
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 103 {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 104 transform(f, N);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 105 for(int i = 0; i < N; i++)
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 106 f[i] *= d; //moltiplica il vettore per il passo in modo da avere il vettore trasformato effettivo
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 107 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 108 */
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 109 /* -------------------------------------------------------------------------- */
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 110
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 111 void check_accel(){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 112 uint16_t result = accl.scanx();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 113 pc.printf("%12d \t %6f \t \r\n", result, accl.accelScale(result, 12));
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 114 result = accl.standard_dev(12);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 115 pc.printf("standard dev: %6f \t \r\n", result);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 116 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 117
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 118 void check_fft(){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 119 /*if (!btn1) {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 120 // collect data
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 121 t.start();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 122 for(int j = 0; j < 128; j++){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 123 data_array[j]= ain0.read_u16();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 124 t.stop();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 125 time_array[j]= t.read();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 126 t.start();}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 127 // plot x[t] data
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 128 double time=time_array[0];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 129 double dt=0;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 130 pc.printf("data \t \r\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 131 for(int j = 1; j < 128; j++){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 132 dt = (dt + (time_array[j]-time ))/2;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 133 time = time_array[j];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 134 pc.printf("%6f \t %f \t %6f \t \r\n", data_array[j].real(), data_array[j].imag(), time_array[j]);}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 135 // compute FFT
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 136 pc.printf("fft \t \r\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 137 FFT(data_array, 128, dt);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 138 for(int j = 0; j < 128; j++){ pc.printf("X[f] value: 0x%04X \r\n", data_array[j]);}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 139 }*/
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 140 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 141
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 142 void fill_array(){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 143 if (index >= 128){}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 144 else {index = index +1;}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 145 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 146
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 147 void clear_array(double* f, int N){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 148 for (int i=0; i<N; i++){f[i] = 0;}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 149 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 150 /* -------------------------------------------------------------------------- */
APS_Lab 0:74a0756399ff 151
APS_Lab 0:74a0756399ff 152 int main() {
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 153 pc.baud(9600);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 154 pc.printf("Analog AD sensor Demo: START\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 155 while(true){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 156 t.start();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 157 if(!btn1){ // COLLECT DATA
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 158 pc.printf("Data collecting, please wait 3 minute \t\r\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 159 index=0; clear_array(data_array, sample_num);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 160 tck.attach(&fill_array, sample_time); // the address of the function to be attached (array_fill) and the interval (1 seconds)
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 161 while(index <= 127){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 162 result = accl.scanx();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 163 data_array[index] = accl.accelScale(result, 12);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 164 time_array[index] = t.read();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 165 //pc.printf("Data index %d \t \r\n", index);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 166 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 167 tck.attach(NULL, 10); // stop to call the function (array_fill)
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 168 for(int j = 0; j < 128; j++){ dt_array[j+1] = time_array[j+1]-time_array[j];}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 169 pc.printf("data \t \r\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 170 for(int j = 0; j < 128; j++){ pc.printf("%6f \t %6f \t %6f \t \r\n", data_array[j], time_array[j], dt_array[j+1]);}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 171 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 172 t.stop();
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 173 if(!btn2){ // PERFORM FFT
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 174 led2 = !led2 ;
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 175 pc.printf("x[n] data fft \t \r\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 176 for(int j = 0; j < 128; j++){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 177 fft_array[j] = data_array[j];
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 178 pc.printf("real part \t %6f \t imaginary part \t %6f \t \r\n", fft_array[j].real(), fft_array[j].imag());}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 179 fft.fourier(fft_array, 128, sample_time);
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 180 pc.printf("X[f] data fft \t \r\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 181 for(int j = 0; j < 128; j++){
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 182 pc.printf("real part \t %6f \t imaginary part \t %6f \t \r\n", fft_array[j].real(), fft_array[j].imag());}
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 183 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 184 }
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 185 pc.printf("Analog AD sensor Demo: STOP\n");
vtoffoli 2:dbe2cc9e3b23 186 }