【STM32F407的DSP教程】第17章 DSP功能函数-定点数互转---armfly

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。

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

17.4 定点数Q15转换

17.5 定点数Q31转换

17.6 总结

17.1 初学者重要提示  浮点数的四舍五入处理：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=95149 。  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] = %drn", pIndex, pSrc[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q7_to_float(pSrc, pDst, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q7_to_float: pDst[%d] = %frn", pIndex, pDst[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q7_to_q31(pSrc, pDst1, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q7_to_q31: pDst1[%d] = %drn", pIndex, pDst1[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q7_to_q15(pSrc, pDst2, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q7_to_q15: pDst2[%d] = %drn", pIndex, pDst2[pIndex]); } /*****************************************************************/ printf("******************************************************************rn"); }

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] = %drn", pIndex, pSrc[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q15_to_float(pSrc, pDst, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q15_to_float: pDst[%d] = %frn", pIndex, pDst[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q15_to_q31(pSrc, pDst1, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q15_to_q31: pDst1[%d] = %drn", pIndex, pDst1[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q15_to_q7(pSrc, pDst2, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q15_to_q7: pDst2[%d] = %drn", pIndex, pDst2[pIndex]); } /*****************************************************************/ printf("******************************************************************rn"); }

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] = %drn", pIndex, pSrc[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q31_to_float(pSrc, pDst, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q31_to_float: pDst[%d] = %frn", pIndex, pDst[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q31_to_q15(pSrc, pDst1, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q31_to_q15: pDst1[%d] = %drn", pIndex, pDst1[pIndex]); } /*****************************************************************/ arm_q31_to_q7(pSrc, pDst2, 10); for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++) { printf("arm_q31_to_q7: pDst2[%d] = %drn", pIndex, pDst2[pIndex]); } /*****************************************************************/ printf("******************************************************************rn"); }

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：

学习DSP功能函数（定点数互转）

实验内容：

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。

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(); #endif bsp_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：

学习DSP功能函数（定点数互转）

实验内容：

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。

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(); #endif bsp_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。

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