【STM32F429的DSP教程】第17章 DSP功能函数-定点数互转

2023-12-17 02:08
文章标签 函数 教程 功能 17 互转 dsp 定点数 stm32f429

本文主要是介绍【STM32F429的DSP教程】第17章 DSP功能函数-定点数互转，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

完整版教程下载地址：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=94547

第17章       DSP功能函数-定点数互转

本期教程主要讲解功能函数中的Q7，Q15和Q31分别向其它类型数据转换。

目录

第17章       DSP功能函数-定点数互转

17.1 初学者重要提示

17.2 DSP基础运算指令

17.3 定点数Q7转换

17.3.1 函数arm_q7_to_float

17.3.2 函数arm_q7_to_q31

17.3.3 函数arm_q7_to_q15

17.3.4 使用举例

17.4 定点数Q15转换

17.4.1 函数arm_q15_to_float

17.4.2 函数arm_q15_to_q31

17.4.3 函数arm_q15_to_q7

17.4.4 使用举例

17.5 定点数Q31转换

17.5.1 函数arm_q31_to_float

17.5.2 函数arm_q31_to_q15

17.5.3 函数arm_q31_to_q7

17.5.4 使用举例

17.6 实验例程说明（MDK）

17.7 实验例程说明（IAR）

17.8 总结

 

17.1 初学者重要提示

  1.   浮点数的四舍五入处理：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=95149 。
  2.   C库的浮点数四舍五入函数round，roundf，round使用说明：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=95156 。

17.2 DSP基础运算指令

本章用到的DSP指令在前面章节都已经讲解过。

17.3 定点数Q7转换

Q7转浮点数：

pDst[n] = (float32_t) pSrc[n] / 128;   0 <= n < blockSize.

Q7转Q31：

pDst[n] = (q31_t) pSrc[n] << 24;   0 <= n < blockSize.

Q7转Q15：

pDst[n] = (q15_t) pSrc[n] << 8;   0 <= n < blockSize.

17.3.1 函数arm_q7_to_float

函数原型：

void arm_q7_to_float(

  const q7_t * pSrc,

  float32_t * pDst,

  uint32_t blockSize)

函数描述：

这个函数用于定点数Q7转浮点数。

函数参数：

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数转换个数。

17.3.2 函数arm_q7_to_q31

函数原型：

void arm_q7_to_q31(

  const q7_t * pSrc,

        q31_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述：

这个函数用于定点Q7转定点数Q31。

函数参数：

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.3.3 函数arm_q7_to_q15

函数原型：

void arm_q7_to_q15(

  const q7_t * pSrc,

        q15_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述：

这个函数用于定点数Q7转定点数Q15。

函数参数：

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.3.4 使用举例

程序设计：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_Q7
*    功能说明: Q7格式数据向其它格式转换
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_Q7(void)
{float32_t pDst[10];uint32_t pIndex;q31_t pDst1[10];q15_t pDst2[10];q7_t  pSrc[10];for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){pSrc[pIndex] = rand()%128;printf("pSrc[%d] = %d\r\n", pIndex, pSrc[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q7_to_float(pSrc, pDst, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q7_to_float: pDst[%d] = %f\r\n", pIndex, pDst[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q7_to_q31(pSrc, pDst1, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q7_to_q31: pDst1[%d] = %d\r\n", pIndex, pDst1[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q7_to_q15(pSrc, pDst2, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q7_to_q15: pDst2[%d] = %d\r\n", pIndex, pDst2[pIndex]);}/*****************************************************************/printf("******************************************************************\r\n");
}

 

实验现象：

17.4 定点数Q15转换

Q15转浮点数：

pDst[n] = (float32_t) pSrc[n] / 32768;   0 <= n < blockSize.

Q15转Q31：

pDst[n] = (q31_t) pSrc[n] << 16;   0 <= n < blockSize.

Q15转Q7：

pDst[n] = (q7_t) pSrc[n] >> 8;   0 <= n < blockSize.

17.4.1 函数arm_q15_to_float

函数原型：

void arm_q15_to_float(

  const q15_t * pSrc,

  float32_t * pDst,

  uint32_t blockSize)

函数描述：

这个函数用于定点数Q15转浮点数。

函数参数：

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.4.2 函数arm_q15_to_q31

函数原型：

void arm_q15_to_q31(

  const q15_t * pSrc,

        q31_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述：

这个函数用于定点数Q15转定点数Q31。

函数参数：

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.4.3 函数arm_q15_to_q7

函数原型：

void arm_q15_to_q7(

  const q15_t * pSrc,

        q7_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述：

这个函数用于定点数Q15转定点数Q7。

函数参数：

  •   第1个参数源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的次数。

17.4.4 使用举例

程序设计：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_Q15
*    功能说明: Q15格式数据向其它格式转换
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_Q15(void)
{float32_t pDst[10];uint32_t pIndex;q31_t pDst1[10];q15_t pSrc[10];q7_t  pDst2[10];for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){pSrc[pIndex] = rand()%32678;printf("pSrc[%d] = %d\r\n", pIndex, pSrc[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q15_to_float(pSrc, pDst, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q15_to_float: pDst[%d] = %f\r\n", pIndex, pDst[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q15_to_q31(pSrc, pDst1, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q15_to_q31: pDst1[%d] = %d\r\n", pIndex, pDst1[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q15_to_q7(pSrc, pDst2, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q15_to_q7: pDst2[%d] = %d\r\n", pIndex, pDst2[pIndex]);}/*****************************************************************/printf("******************************************************************\r\n");
}

 

实验现象：

17.5 定点数Q31转换

Q31转浮点数：

pDst[n] = (float32_t) pSrc[n] / 2147483648;   0 <= n < blockSize.

Q31转Q15：

pDst[n] = (q15_t) pSrc[n] >> 16;   0 <= n < blockSize.

Q31转Q7：

pDst[n] = (q7_t) pSrc[n] >> 24;   0 <= n < blockSize.

17.5.1 函数arm_q31_to_float

函数原型：

void arm_q31_to_float(

  const q31_t * pSrc,

        float32_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述：

这个函数用于32位定点数转浮点数。

函数参数：

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换个数。

17.5.2 函数arm_q31_to_q15

函数原型：

void arm_q31_to_q15(

  const q31_t * pSrc,

        q15_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述：

用于32位定点数转16位定点数。

函数参数：

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的数据个数。

17.5.3 函数arm_q31_to_q7

函数原型：

void arm_q31_to_q7(

  const q31_t * pSrc,

        q7_t * pDst,

        uint32_t blockSize)

函数描述：

用于32位定点数转8位定点数。

函数参数：

  •   第1个参数是源数据地址。
  •   第2个参数是转换后的数据地址。
  •   第3个参数是转换的数据个数。

17.5.4 使用举例

程序设计：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_Q31
*    功能说明: Q31格式数据向其它格式转换
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_Q31(void)
{float32_t pDst[10];uint32_t pIndex;q31_t pSrc[10];q15_t pDst1[10];q7_t  pDst2[10];for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){pSrc[pIndex] = rand();printf("pSrc[%d] = %d\r\n", pIndex, pSrc[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q31_to_float(pSrc, pDst, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q31_to_float: pDst[%d] = %f\r\n", pIndex, pDst[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q31_to_q15(pSrc, pDst1, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q31_to_q15: pDst1[%d] = %d\r\n", pIndex, pDst1[pIndex]);}/*****************************************************************/arm_q31_to_q7(pSrc, pDst2, 10);for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++){printf("arm_q31_to_q7: pDst2[%d] = %d\r\n", pIndex, pDst2[pIndex]);}/*****************************************************************/printf("******************************************************************\r\n");
}

 

实验现象：

17.6 实验例程说明（MDK）

配套例子：

V6-212_DSP功能函数（定点数互转）

实验目的：

  1. 学习DSP功能函数（定点数互转）

实验内容：

  1. 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  2. 按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  3. 按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  4. 按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。

使用AC6注意事项

特别注意附件章节C的问题

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。

详见本章的3.4  4.4，5.4小节。

程序设计：

  系统栈大小分配：

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{/* STM32F407 HAL 库初始化，此时系统用的还是F407自带的16MHz，HSI时钟:- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。- 设置NVIV优先级分组为4。*/HAL_Init();/* 配置系统时钟到168MHz- 切换使用HSE。- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。*/SystemClock_Config();/* Event Recorder：- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章*/    
#if Enable_EventRecorder == 1  /* 初始化EventRecorder并开启 */EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);EventRecorderStart();
#endifbsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */bsp_InitExtIO();   /* 初始化扩展IO */bsp_InitLed();        /* 初始化LED */        
}

 

  主功能：

主程序实现如下操作：

  •   启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  •   按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  •   按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  •   按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */bsp_Init();        /* 硬件初始化 */PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 *//* 进入主程序循环体 */while (1){bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 *//* 判断定时器超时时间 */if (bsp_CheckTimer(0))    {/* 每隔100ms 进来一次 */  bsp_LedToggle(2);}ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */if (ucKeyCode != KEY_NONE){switch (ucKeyCode){case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下，Q7转换其它数据格式 */DSP_Q7();break;case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下，Q15转换其它数据格式 */DSP_Q15();break;case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下，Q31转换其它数据格式 */DSP_Q31();break;default:/* 其他的键值不处理 */break;}}}
}

 

17.7 实验例程说明（IAR）

配套例子：

V6-212_DSP功能函数（定点数互转）

实验目的：

  1. 学习DSP功能函数（定点数互转）

实验内容：

  1. 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  2. 按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  3. 按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  4. 按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。

详见本章的3.4  4.4，5.4小节。

程序设计：

  系统栈大小分配：

   硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{/* STM32F407 HAL 库初始化，此时系统用的还是F407自带的16MHz，HSI时钟:- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。- 设置NVIV优先级分组为4。*/HAL_Init();/* 配置系统时钟到168MHz- 切换使用HSE。- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。*/SystemClock_Config();/* Event Recorder：- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章*/    
#if Enable_EventRecorder == 1  /* 初始化EventRecorder并开启 */EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);EventRecorderStart();
#endifbsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */bsp_InitExtIO();   /* 初始化扩展IO */bsp_InitLed();        /* 初始化LED */        
}

 

  主功能：

主程序实现如下操作：

  •   启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  •   按下按键K1, 串口打印Q7转换其它数据格式。
  •   按下按键K2, 串口打印Q15转换其它数据格式。
  •   按下按键K3, 串口打印Q31转换其它数据格式。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */bsp_Init();        /* 硬件初始化 */PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 *//* 进入主程序循环体 */while (1){bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 *//* 判断定时器超时时间 */if (bsp_CheckTimer(0))    {/* 每隔100ms 进来一次 */  bsp_LedToggle(2);}ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */if (ucKeyCode != KEY_NONE){switch (ucKeyCode){case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下，Q7转换其它数据格式 */DSP_Q7();break;case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下，Q15转换其它数据格式 */DSP_Q15();break;case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下，Q31转换其它数据格式 */DSP_Q31();break;default:/* 其他的键值不处理 */break;}}}
}

 

17.8 总结

本期教程就跟大家讲这么多，有兴趣的可以深入研究这些函数源码的实现。

 

这篇关于【STM32F429的DSP教程】第17章 DSP功能函数-定点数互转的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/502718。

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