基于C2000系列DSP的FFT

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虽然TI的C2000类的DSP被归类于高性能MCU了，但是其他DSP性能相较于其他的单片机中的DPS功能，还是要强大不少。而C2000类的DSP入门简单，成本相对于其他的DSP要低很多，电路的设计也简单，从而有很大量的应用的地方，从ADC采样计算到电机控制，都有使用到C2000的DSP芯片，其中最热门的当属[url=]TMS320F28[/url]335与[url=]TMS320F28[/url]12了。

      本文就基于TMS320F28335的硬件为平台，实现最常用的一种信号处理的算法——FFT算法。

     FFT算法的熟练使用，要从理论上开始进行学习，但是理论学习并不是本文的要点，而是要让大家最快的使用起来FFT算法，得到正常的结果，从而加快项目的进度。

    TMS320F28335的FFT运算，有两种方式，一是自己根据FFT的原理写算法程序；一是使用TI提供的DSP库进行。前者，可以实现，也可以方便的进行修改与优化，但要对FFT有非常深入的理解，本人试着自己写过，虽然结果上是正确的，但是优化上总是比不上TI的DSP库的效率。所以，建议大家还是使用TI的DSP库进行FFT运行，为是学习，可以自己写一下FFT的运算。

C2000的软件开发，一般是使用controlSUITE的软件套件，其针对C2000的芯片进行了深度的优化。包括了我们要使用的DSP库。

controlSUITE下载后，要进行安装。安装后，可以在目录X:\ti\controlSUITE\libs\dsp\FPU\v131\examples下找到DSP库的相关例程程序。其中包括了如下的几个算法。

这里使用RFFT_f32()函数进行FFT，这个函数是调用FFT的运算函数。其只有一个参数，就是一个RFFT_F32_STRUCT类型的结构体变量。

如上所示，这个变量的成员有7个，要对这7个成员进行分别设置后，调用FFT函数才会有正确的结果，否则FFT的结果是不正确的。

设置：

FFTSize为1024

FFTStages为10，就是2的10次方为1024了

InBuf为输入波形的数据的首地址

OutBuf为计算结果的输出数据的首地址

CosSinBuf为旋转因子的数据首地址

MagBuf为计算的幅值的结果数据首地址

PhaseBuf为相位计算结果的数据首地址

这里的MagBuf与PhaseBuf都是要使用相应的API函数才会计算出结果的，并不是运行完FFT就会有结果的。

由于一般的FTT结果都是ADC后的数据，所以，首先，构造一个虚拟的ADC采样波形数据，这里使用一个cos波形，其幅值为50，频率f0是50Hz，采样率fss是25600，在其中添加上三次谐波成本，也就是第二个幅值为10的cos公式的结果值，并添加了幅值为5的直流分量。这里的这个波形，就是典型的市电的频率的，对于电力行业的同僚，可以统一使用这个公式。

这里要注意，cos的计算要使用弧度为单位而不是角度，所以，这里使用了2*π了。

rfft_input = 50.0f*cos(2.0f*3.1415926f*f0/fss*(float)i+3.1415926f/3.0f)+10.0f*cos(2.0f*3.1415926f*3.0f*f0/fss*(float)i+3.1415926f/4.0f)

+5;

注：i从0到1023，可以使用for进行赋值。

由于比较大的三次谐波与直流分量的加入，波形已经发生了畸变，但还是可以大体上看出来是个三角余弦函数的波形。

这个公式在CCS中的波形如下：

显示方法为：tools ——> Graph——> Sigle Time

设置好波形数据的首地址，波形数据量，与步长等参数后，就可以显示出这个波形了。

通过RFFT_f32_sincostable函数首先旋转因子，这个函数的参数也是RFFT_F32_STRUCT，而在这个函数中也就会根据你的FFT计算的参数配置进行计算出旋转因子，至于旋转因子的功能，要去看看FFT的原理才可以了，这里不赘述。

FFT的直接运行结果如下图

这里的数据是复数的形式，也就是在这一个数组中，每二个元素代表了一个复数的实部与虚部，1024的数据长度中，一共有512个复数。

例如：

OutBuf[0]=5199.99609

OutBuf[1]=-0.00438818475

那么这个复数就是5199.99609-0.00438818475j

调用函数RFFT_f32_mag可以计算出每个复数的模，也就是波形中的幅值，复数取模的公式为：

也就是实部与虚部的平方和的正根。

如下是计算出的FFT的幅值的的图表，可以看到基波分量、直流分量与三次谐波的地方有一个比较大的值，其他的值都几乎是为0的