如何用STM32F103RCT6进行FFT波形分析？新手必看详解！

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本文详细解释了FFT的实现原理，简单来说就是一步步讲解的。我也是慢慢学过来的，知道网上的教程对初学者不是很好，所以决定自己写一篇博客来记录我的经验和最近学校电赛队的招新情况。

本文详细的讲解了FFT的实现，简直是手把手了。我也是慢慢学过来的，知道网上的教程对于初学者不是很友好，所以决定自己写一份博客来记录下来我的经验

最近学校电赛院队招新，出的招新题就是低频示波器的。之前一直没有弄懂FFT，借着这次机会实现了一下。

• FFT原理详解

　　FFT，就是快速傅里叶变换，这个操作能够将时域信号转化成频域信号，然后对信号进行分析

　　这样说可能有点抽象。讲细点就是指能够直观的看出来目标信号的频率是多少。x轴坐标本来是表示时间，FFT之后变成了表示频率，就是这个意思

　　对于信号处理，FFT之后的结果，波峰一般会出现在我们希望测得信号的频率附近（十分相近）

• 官方文件解释

stm32官方给了几个用于处理FFT的文件，如图所示：

其中有两个汇编文件两个头文件：汇编文件是定义了FFT的计算函数，我们直接调用即可

cr4_fft_1024_stm32.s是包含了计算1024个点的FFT的函数的汇编文件，另一个汇编文件同理

stm32_dsp.h里面有关于FFT处理函数的声明，我们包含了这个头文件之后直接调用函数即可

• 算法解释

1 //进行FFT运算等操作 2 void FFT_Wave(void) 3 { 4 u16 i; 5 float mid_value; 6 while(!ADC_flag) 7 { 8 LED1 = !LED1; 9 delay_ms(100); 10 } 11 ADC_flag = 0; 12 13 //获取最大值最小值 14 adc_value_max = adc_value_min = ADC_buff[1]; 15 for(i = 0;i < NPT;i++) 16 { 17 //寻找最大值最小值 18 if(ADC_buff[i] >= adc_value_max) 19 { 20 adc_value_max = ADC_buff[i]; 21 } 22 if(ADC_buff[i] <= adc_value_min) 23 { 24 adc_value_min = ADC_buff[i]; 25 } 26 //先清空数组 27 fftin[i] = 0; 28 //移位，让后面16位为虚部 29 fftin[i] = ((s16)ADC_buff[i] << 16); 30 } 31 cr4_fft_1024_stm32(fftout,fftin,1024);//FFT 32 GetPowerMag(); 33 //计算电压值 34 Vpp_true = (adc_value_max - adc_value_min) * 3.3 / 4096.0;//获得Vpp值 35 mid_value = (adc_value_max + adc_value_min) / 2; 36 for(int i = 0;i < NPT;i++) 37 { 38 if(ADC_buff[i] > mid_value) 39 { 40 rect_duty++; 41 } 42 } 43 rect_duty = rect_duty / 1024 * 100; 44 }

这是FFT的主体函数

第一步我们先要等待ADC采集完成，将数据存入数组当中准备进行处理

第二步是在采样值当中寻找最大值和最小值（遍历数组即可）

第三步是对数组进行移位处理（前面的是实部，后面的是虚部，由于我们采集到的电压都是实数，所以虚部都置0）

第四步是使用ST官方提供的函数进行FFT运算，得到运算之后的数组

第五步是根据频谱查找我们信号所对应的频率，也就是对频谱图当中所有的频率进行幅值的比较，找出幅值最大时所对应的频率，即为我们所需要测量的频率，其他的都可以看作噪声

在我们找到该频率之后，不能立刻输出，要与ADC的采样率相乘再除以1024，之后才能得到我们想要的信号频率

GetPowerMag函数定义如下：

1 void GetPowerMag(void) 2 { 3 s16 lX,lY; 4 u32 i; 5 float maxmag; 6 for(i = 0;i < NPT / 2;i++) 7 { 8 lX = (fftout[i] << 16) >> 16; 9 lY = (fftout[i] >> 16); 10 float X = 1024 * ((float)lX) / 32768; 11 float Y = 1024 * ((float)lY) / 32768; 12 float mag = sqrt(X * X + Y * Y) / 1024; 13 FFT_Mag[i] = (u32)(mag * 65536); 14 } 15 FFT_Mag[0] >>= 1;//频谱图第一个是直流分量，无需乘2 16 for(int i = 0;i < NPT / 2;i++) 17 { 18 if((maxmag < FFT_Mag[i]) && (i != 0)) 19 { 20 maxmag = FFT_Mag[i]; 21 temp = i; 22 } 23 } 24 F_hz = temp * sampling_rate / 1024.0; 25 }

至此，我们就得到了我们所需信号的频率

鉴于本小白能力有限，如果有纰漏或改进之处，欢迎指正

特别提醒：ADC采样率应遵循奈奎斯特采样定理！采样率不是越高越好！