概述
本文首先介紹數(shù)字信號(hào)處理(DSP),是指將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為不連續(xù)、離散的數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行處理以提取所需的信號(hào)(信息)的過(guò)程。然后通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的Lab來(lái)說(shuō)明DSP庫(kù)文件的使用方法和功能實(shí)現(xiàn)。
DSP系統(tǒng)工程如下
將模擬(連續(xù))信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
通過(guò)專用DSP、MCU等對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理(噪聲濾波、頻率分析等),并提取所需信號(hào)。
輸出處理后的信號(hào)。
過(guò)去,DSP系統(tǒng)需要多個(gè)芯片,例如MCU和專用DSP。而RX MCU使得在單芯片上配置DSP系統(tǒng)成為可能,并具有多種優(yōu)勢(shì)。
使用DSP庫(kù),可以在RX系列MCU上輕松執(zhí)行FIR、IIR濾波器和FFT等數(shù)字信號(hào)處理。RX系列MCU支持執(zhí)行高速數(shù)字信號(hào)處理所需的乘法和累加運(yùn)算等DSP指令。
RX DSP庫(kù)的目標(biāo)設(shè)備有以下這些RX MCU
RX DSP庫(kù)版本5.0包含以下5個(gè)API,API為RX CPU的浮點(diǎn)和DSP指令運(yùn)算提供了高效的操作。
統(tǒng)計(jì)操作API
過(guò)濾操作API
線性變換API
復(fù)數(shù)運(yùn)算API
矩陣運(yùn)算API
如下表所示,RX DSP庫(kù)版本5.0由多個(gè)文檔、庫(kù)文件和示例項(xiàng)目組成。庫(kù)文件針對(duì)每個(gè)RXv1、RXv2和Xv3 CPU進(jìn)行了優(yōu)化,并且示例項(xiàng)目針對(duì)每個(gè)CPU進(jìn)行了配置。
表1 DSP庫(kù)的構(gòu)成
每個(gè)CPU的“dsplib-rxv*”文件夾中有8種類型的庫(kù)文件和8個(gè)頭文件。庫(kù)文件根據(jù)支持的FPU、字節(jié)序模式和錯(cuò)誤檢查進(jìn)行分類。頭文件分為API專用定義和通用定義。所有通用定義均在r_dsp_types.h中描述,該文件包含在每個(gè)API頭文件中。詳細(xì)信息請(qǐng)參閱“RX DSP Library APIs Version 5.0 User’s Manual: Software (R01UW0200)”。
下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的Lab了解RX DSP庫(kù)和如何使用DSP庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的低通濾波,使用RX23E-A(RXv2 CPU)為例。
本Lab主要介紹如何添加DSP庫(kù),然后完成對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行IIR濾波。由于本次實(shí)驗(yàn)中采集到的數(shù)據(jù)是溫度結(jié)果,所以使用IIR濾波的效果不明顯。這里用一組特定的數(shù)據(jù)為例,來(lái)展示IIR濾波的效果。
步驟
● 解壓縮an-r01an4359ej0100-rx-dsplib.zip文件,將其中的dsplib-rxv2文件夾拷貝到工程中。
●在src文件夾中新建r_dsp文件夾。解壓縮r01an4431xx0160-rx-apl.zip文件,workspace_dsp_example→dsp_demo_rx231_tb→src→r_dsp文件夾中的r_dsp_iirbiquad.h、r_dsp_iirbiquad.c、wave_sample1.h、wave_sample2.h拷貝到新建的r_dsp文件夾中。
●在工程屬性中添加DSP Lib和新加文件夾的路徑。
鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊工程名,選擇Properties。
選擇C/C++ Build→Settings→Compiler→Source,點(diǎn)擊右上角的。
添加dsplib-rxv2文件夾的路徑。
Add directory path對(duì)話框中,點(diǎn)擊Workspace。
選擇dsplib-rxv2文件夾,點(diǎn)擊OK。
點(diǎn)擊OK,完成路路徑的添加。
用上面同樣的方式,添加r_dsp文件夾的路徑。
添加Library。
選擇Linkeryou6Input,點(diǎn)擊右上角的。
Format選擇library,點(diǎn)擊Workspace。
選擇dsplib-rxv2文件夾中的RX_DSP_FPU_LE_Check.lib文件。
點(diǎn)擊OK。
●打開rx23ea_local_board_lab.c文件,main()函數(shù)前添加以下頭文件、宏定義和變量。
#include "r_sensor_common_api.h" #include "r_rtd_api.h" #include "r_dsp_types.h" #include "r_dsp_iirbiquad.h" bool timer_flag = false; static volatile int32_t s_dsad0_value; /** DSAD0 24bit A/D value storage variable */ static volatile float s_temp = 0; /** Measurement temperature storage variable */ /* Filter Characteristic definition */ #define IIRBIQUAD_COEF_FLAT (0) /* Pass-through characteristics */ #define IIRBIQUAD_COEF_HPF (1) /* High pass filter characteristics */ #define IIRBIQUAD_COEF_LPF (2) /* Low pass filter characteristics */ static volatile int32_t gs_intermediate_buffer[2][1024]; /* buffer to interface DSP module */ static volatile int32_t gs_output_buffer[1024/2]; /* Output Buffer for DSP to store the result */ static uint8_t gs_coef_select; /* Number of filter Characteristic */ static const int32_t gs_sample_wave_data[1024] = { #include "wave_sample2.h" };
●在main()函數(shù)中添加以下代碼
uint32_t dsad0_reg; /** DSAD0.DR register storage variable */ float rtd_temp = 0; /** Measurement temperature */ memset((void *)gs_intermediate_buffer, 0, sizeof(gs_intermediate_buffer)); /* Clears Intermediate Buffer to zero */ memset((void *)gs_output_buffer, 0, sizeof(gs_output_buffer)); /* Clears Output Buffer to zero */ /*** Initializes IIR filter & FFT processing ***/ gs_coef_select = IIRBIQUAD_COEF_HPF; R_DSP_IIRBiquad_Init(); R_DSP_IIRBiquad_UpdateCoef(gs_coef_select); R_Config_TMR0_TMR1_Start(); while(1)中最后加入DSP處理部分代碼 /* Executes IIRbiquad processing */ R_DSP_IIRBiquad_Operation((int32_t *)gs_sample_wave_data, (int32_t *)gs_intermediate_buffer[1]); } }
while(1)中最后加入DSP處理部分代碼
/* Executes IIRbiquad processing */ R_DSP_IIRBiquad_Operation((int32_t *)gs_sample_wave_data, (int32_t *)gs_intermediate_buffer[1]); } }
●對(duì)工程進(jìn)行編譯和調(diào)試。
●打開Memory窗口,點(diǎn)擊。
添加變量gs_sample_wave_data和gs_intermediate_buffer[1]。
點(diǎn)擊
選擇Waveform,點(diǎn)擊Add Rendering(s)。
點(diǎn)擊Wave Properties。
設(shè)定屬性,Data Size選擇32bit,Buffer Size填寫2048,點(diǎn)擊OK。
并點(diǎn)擊,進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新。
兩個(gè)變量用同樣的方法進(jìn)行設(shè)置。
注 意
如果找不到Memory窗口,可以使用下面的方法,其他窗口同理。
點(diǎn)擊Window→Show View→Other…
按分類查找,或者直接在上面的框中進(jìn)行關(guān)鍵字搜索。
●運(yùn)行代碼,需要點(diǎn)擊兩次,在Memory窗口觀察DSP結(jié)果。
可以把鼠標(biāo)放在波形上,按住Ctrl鍵通過(guò)滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪放大或者縮小波形。
●按下斷開按鈕,或者終止按鈕。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:RX MCU DSP庫(kù)介紹及應(yīng)用實(shí)例
文章出處:【微信號(hào):瑞薩MCU小百科,微信公眾號(hào):瑞薩MCU小百科】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
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