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嵌入式开发：傅里叶变换（4）：在 STM32上面实现FFT（基于STM32L071KZT6 HAL库+DSP库）

news 来源：原创 2025/9/12 23:06:15

目录

步骤 1：准备工作

步骤 2：创建 Keil 项目，并配置工程

步骤 3：在MDK工程上添加 CMSIS-DSP 库

步骤 5：编写代码

步骤 6：配置时钟和优化

步骤 7：调试与验证

步骤 8：优化和调整

注意事项：

在 STM32L071KZT6 上使用 MDK（Keil uVision）移植 DSP 库源码，并且基于 HAL 库进行开发，可以按照以下步骤进行操作：

步骤 1：准备工作

  1. 安装 Keil MDK：。
  2. 安装 STM32CubeMX：                                                                                                         参考博客：STM32开发，安装代码生成工具CubeMX_stm32cubemxzip-CSDN博客

  3. 下载 DSP 库源码：

从 STMicroelectronics 官网或者 ARM 官方下载 CMSIS-DSP 库源码。这个库包括了许多数学运算、滤波器、FFT等功能，并且专为 ARM Cortex-M 系列微控制器优化。                                        注意：MDK 请使用 5.26 及其以上版本，CMSIS 软件包请使用 5.6.0 及其以上版本。       

 安装了新版 MDK 后，CMSIS 软件包会存在于路径：D:\keil\Arm\Packs\ARM\CMSIS\5.9.0

打开固件库的CMSIS库，可以看看到下面的列表：

其中 DSP 文件夹是我们需要的：

关于DSP 文件夹的介绍见博客：

步骤 2：创建 Keil 项目，并配置工程

参考博客CubeMX配置STM32L071KZT6

步骤 3：在MDK工程上添加 CMSIS-DSP 库

  1. 添加DSP文件夹，用于放置DSP库：CMSIS/DSP：

  2. 导入 CMSIS-DSP 库：
    • 在 Keil 项目中，右键点击 "CMSIS/DSP"，选择 "Add Existing Files" 并添加 CMSIS-DSP 库中。
    • 进入以下路径（工程路径下）：C:\Users\FCZ\Desktop\design\Fluxgate_code\Drivers\CMSIS\Lib\ARM，添加DSP库：l 表示小端格式，b 表示大端格式，Cortex-M0+ 处理器本身是小端架构，因此应该使用小端模式，否则会报错。
  3. 配置宏定义：在 Keil 项目的 "Options for Target" 设置中，确保配置了正确的宏定义。对于 ARM Cortex-M0+ 内核，可能需要配置某些优化选项，如启用硬件除法（如果有）或选择定点运算模式。

        打开 Keil MDK，选择你的项目。

        右键点击项目，选择 "Options for Target"。

        在弹出的窗口中，选择 "C/C++" 选项卡。

        在 "Preprocessor Symbols" 中添加以下宏定义：ARM_MATH_CM0PLUS

    4.添加头文件

        添加文件路径：..\Drivers\CMSIS\DSP\Include

        用到 DSP 库函数的文件得添加#include "arm_math.h"就可以调用 DSP 库的 API 了。至此就完成了 DSP 库的移植。

步骤 5：编写代码

  1. 初始化 HAL 库：在 main.c 中，初始化 HAL 库和外设。 示例： 
    #include "stm32l0xx_hal.h"
#include "arm_math.h"void HAL_Init(void);
void SystemClock_Config(void);
void MX_GPIO_Init(void);float32_t pSrc = -12;
float32_t pDst;int main(void)
{// 初始化 HAL 库HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();// 初始化 DSP 库DSP_Init();while (1){// 调用 DSP 函数arm_abs_f32(&pSrc, &pDst, 1);}
}

步骤 6：配置时钟和优化

  1. 时钟配置：确保系统时钟设置符合 DSP 库的要求，特别是在处理大型数据时，时钟的速度会影响 DSP 的性能。
  2. 优化设置：可以在 Keil 的项目设置中启用优化选项，启用硬件加速指令（如果处理器支持），以及通过定点运算（如果你不需要浮点计算）来提高性能。

步骤 7：调试与验证

  1. 编译代码：在 Keil 中点击 "Build" 编译项目，确保没有错误。
  2. 下载并调试程序：将程序下载到 STM32L071KZT6 开发板，使用 Keil 的调试工具调试代码，查看 DSP 运算结果。
  3. 验证 DSP 运算结果：检查 DSP 运算的输出，确保它们符合预期。如果需要，可以在调试过程中设置断点，单步执行并查看数据。

步骤 8：优化和调整

  1. 性能优化：对于较大数据量的 DSP 运算，可以考虑启用硬件浮点单元（如果芯片支持）或使用定点计算来优化性能。
  2. 内存优化：根据需要，优化内存的使用，避免不必要的内存占用，尤其是在资源受限的情况下。

注意事项：

  • 硬件浮点支持：STM32L071KZT6 基于 Cortex-M0+ 内核，不支持硬件浮点单元，因此要么使用软件浮点运算，要么使用定点运算来优化性能。
  • 定点运算优化：如果不使用浮点计算，CMSIS-DSP 库也支持定点运算，可以在库初始化时配置定点模式。
  • 库版本兼容性：确保所使用的 CMSIS-DSP 库版本与 Keil MDK 以及 STM32L071 相兼容。

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