|
FFT на STM32 |
|
|
|
Jan 20 2018, 19:14
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 41
Регистрация: 25-08-15
Из: Рыбное
Пользователь №: 88 141

|
Попробуйте стандартную библиотеку CMSIS DSP Lib. Например на stm32f373 я использовал комплексное БПФ на 4096 точек (правда на фиксированной точке int16_t ввиду ограничения ОЗУ), все вычисления выполнялись менее чем за 10 мс. А по объему ОЗУ, все просто, например для комплексного БПФ c типом данных float и длиной 1024, получаем 2 * 4 * 1024 = 8192 байта.
Сообщение отредактировал ivan24190 - Jan 20 2018, 19:19
|
|
|
|
|
Jan 21 2018, 18:11
|

Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264

|
Есть некоторый диссонанс в мозгу Итак, есть сигнал с основной частотой 400Гц. Измерять требуется до 40-й гармоники. Итого полоса измеряемого сигнала 400Гц*40 = 16кГц. Я хочу получить набор дискретных спектральных составляющих с частотным разрешением в 1Гц. Таким образом, время накопления сигнала должно быть равно 1с (ведь частотное разрешение зависит только от времени накопления (так ли это?)). Количество точек (элементов в результирующем массиве спектральных составляющих (амплитуда, фаза)) равно (полоса частот/частотное разрешение) 16кГц/1Гц = 16000 точек. Действительное значение длины БПФ будет 16384 точки (согласно фундаментальным особенностям механизма БПФ), но сейчас опустим этот момент. А вот теперь у меня непонимание: допустим я (согласно теореме Котельникова) семплирую сигнал с частотой 16кГц*2 = 32кГц, то количество отсчетов для 16000-точечного БПФ составляет 32000. Тут все ясно. Но ведь семплировать желательно с более высокой частотой, нежели Fsignal*2. Допустим, буду семплировать с частотой Fsignal*8. Соответственно, за 1с накопления у меня в буфере будет 16кГц*8 = 128000 выборок сигнала. И вот как мне их подавать на вход 16000-точечного БПФ? Ведь для 16000-точечного БПФ по определению требуется лишь 32000 отсчетов сигнала? Куда остальные (128000 - 32000) выборки девать?
|
|
|
|
|
Jan 21 2018, 19:43
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 106
Регистрация: 23-10-04
Из: С-Петербург
Пользователь №: 965

|
Цитата Но ведь семплировать желательно с более высокой частотой, нежели Fsignal*2 Цитата Куда остальные (128000 - 32000) выборки девать? Вот здесь Вы сами себе противоречите. Зачем более высотая частота выборки? Если хотите спектр точнее 1 Гц - делаете более длинный FFT. Во всех остальных случаях - это лишние данные. Заниматься дополнительным усреднением перед FFT - занятие неблагодарное и приводящее к интересным артефактам. Если хотите получить более высокую точность по амплитуде спектра - не увеличивайте частоту, а сделайте больше выборок и считайте спектр с перекрытием - это позволит не пропустить изменения сигнала.
|
|
|
|
|
Jan 22 2018, 03:24
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 41
Регистрация: 25-08-15
Из: Рыбное
Пользователь №: 88 141

|
CMSIS DSP Lib не поддерживает БПФ больше 4096 точек. Поэтому придется искать обходные пути.
|
|
|
|
|
Jan 22 2018, 04:01
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 106
Регистрация: 18-04-05
Пользователь №: 4 261

|
Цитата(Alex11 @ Jan 21 2018, 22:43)  Зачем более высокая частота выборки? Известно, зачем. Чтобы упростить аналоговый фильтр на входе АЦП. Цитата(Alex11 @ Jan 21 2018, 22:43)  Заниматься дополнительным усреднением перед FFT - занятие неблагодарное и приводящее к интересным артефактам. Вполне благодарное занятие. У него есть даже специальное название - децимация. Полифазный цифровой ФНЧ достаточно высокого порядка в котором делают децимацию, вместе с дешевым аналоговым ФНЧ низкого порядка на входе АЦП, позволяет в итоге получить более качественный и дешевый фильтр на входе БПФ.
|
|
|
|
|
Jan 22 2018, 09:29
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 563
Регистрация: 8-04-05
Из: Nsk
Пользователь №: 3 954

|
Цитата(Alex11 @ Jan 22 2018, 02:43)  Зачем более высотая частота выборки? Если хотите спектр точнее 1 Гц - делаете более длинный FFT. чтобы иметь 1Гц разрешения спектра надо накопить 1с данных. а если в данных интересна частота 16кГц, то чтобы её нормально оцифровать и не городить очень страшные аналоговые фильтры перед АЦП, частоту АЦП придётся хотя бы раз в 5 задрать. но сотня кГц и 1с == 100к отсчётов, можно уже легко в количество доступной памяти в МК для FFT упереться. но если нужны именно определённые гармоники, а не весь спектр с разрешением 1Гц, то можно сначала автокорреляцией точно найти частоту основной гармоники, или вообще держать через цифровой ФАПЧ основную гармонику, а потом считать обычное небыстрое преобразование Фурье но только на заданных сорока частотах. получится немного медленнее чем через FFT, но зато и памяти для этого не надо совсем.
|
|
|
|
|
Jan 22 2018, 10:17
|

Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264

|
Цитата(_pv @ Jan 22 2018, 12:29)  чтобы иметь 1Гц разрешения спектра надо накопить 1с данных. а если в данных интересна частота 16кГц, то чтобы её нормально оцифровать и не городить очень страшные аналоговые фильтры перед АЦП, частоту АЦП придётся хотя бы раз в 5 задрать. но сотня кГц и 1с == 100к отсчётов, можно уже легко в количество доступной памяти в МК для FFT упереться. но если нужны именно определённые гармоники, а не весь спектр с разрешением 1Гц, то можно сначала автокорреляцией точно найти частоту основной гармоники, или вообще держать через цифровой ФАПЧ основную гармонику, а потом считать обычное небыстрое преобразование Фурье но только на заданных сорока частотах. получится немного медленнее чем через FFT, но зато и памяти для этого не надо совсем. Вот я о том же говорю, допустим я получил эти 100к осчетов, поставлю внешнюю SDRAM и сохраню туда. Но дальше что мне с ними делать? Ведь По расчетам FFT 16к получилось, а точек оцифровали аж 100к. Для 16к FFT надо 32к отсчетов. А у меня 100к - оверсемплинг получился. Что, децимацию делать (прореживать выборки)?
|
|
|
|
|
Jan 22 2018, 10:30
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 563
Регистрация: 8-04-05
Из: Nsk
Пользователь №: 3 954

|
Цитата(Arlleex @ Jan 22 2018, 17:17)  Но дальше что мне с ними делать? Ведь По расчетам FFT 16к получилось, а точек оцифровали аж 100к. по каким расчётам? если нужно разрешение 1Гц значит время накопления (неважно на какой частоте) должно быть 1с. хотите нормально увидеть гармоники на 16кГц и чтобы aliasing не мешал, цифруйте хотя бы с 100кГц. 100кГц * 1с = 100к отсчётов, соответственно и Фурье надо делать такой же длины. если с частотой 100кГц набрать только 16к точек (за 160мс) и сделать по ним Фурье, разрешение по частоте будет 6Гц. если набрать 1с с частотой выборок 16к и сделать Фурье от этих 16к точек, будет разрешение 1Гц, но частоты до 8кГц.
|
|
|
|
|
Jan 22 2018, 10:53
|

Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264

|
Ну да, так я и понял. Спасибо. И, думаю, последний вопрос: в тех же STM32 есть DSP-ядро, которое может помочь в расчете FFT. Те примеры, которые выпустила сама STMicroelectronics, если мне не изменят память, до 4096 FFT. Возможно ли как-то объединить FFT 4096 для, скажем, кратного увеличения длины FFT, например, для FFT 16384?
Сообщение отредактировал Arlleex - Jan 22 2018, 10:55
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|