📖 第 37 章：DSP测试实验（DSP Test）

37.1 DSP 简介与环境搭建

DSP（Digital Signal Processing）指令 = 单周期乘累加（MAC）和 SIMD 操作。

• Cortex-M4 DSP 扩展：单周期 32×32+64 位 MAC；
• SIMD：单指令多数据（如 32 位寄存器同时算 2 个 16 位加法）。

CMSIS-DSP 库：ARM 官方提供，包含 100+ DSP 函数（FIR/IIR/FFT/Matrix/Statistics 等）。

37.2 硬件设计

TFTLCD 显示 FFT 频谱（输入信号由 DAC 输出，ADC 采样）。

37.3 程序设计

37.3.1 启用 DSP

CubeMX → Project Manager → Advanced Settings → 勾选 DSP。

或者 MDK：

• Target → ARM Compiler → Use FPU = Single Precision
• Misc Controls：--cpu Cortex-M4.fp

37.3.2 FFT 示例

#include "arm_math.h"

#define N 1024
float32_t input[N], output[N];
arm_rfft_fast_instance_f32 fft;
arm_rfft_fast_init_f32(&fft, N);

// 填充 input → 执行 FFT
arm_rfft_fast_f32(&fft, input, output, 0);

// 计算幅值
float32_t magnitude[N/2];
arm_cmplx_mag_f32(output, magnitude, N/2);

37.3.3 FIR 滤波

arm_fir_instance_f32 fir;
float32_t coeff[NUM_TAPS] = {...};
float32_t state[N + NUM_TAPS - 1];
arm_fir_init_f32(&fir, NUM_TAPS, coeff, state, N);
arm_fir_f32(&fir, input, output, N);

37.4 下载验证

DAC 输出 1 kHz 正弦波叠加 5 kHz 噪声 → ADC 采集 → FIR 低通滤除 → LCD 显示滤波前后波形与频谱。