DSP2812上FFT调试心得1 事前准备工作FFT运算的代码实现（基本上是所有的程序中）最核心的两个问题就是：数据结构和算法。

由于FFT运算的结果是复数形式，该怎么存储，存储为什么数据格式都要考虑清楚，后面会交代。

FFT的核心程序不建议自己编写，如果你足够厉害的话也可以自己写，主要原因有两个，一计算的精度问题（涉及到数据结构），二是程序的执行效率问题，这些在hello dsp论坛都有讲到。

所以在项目开始之前先从TI官网下载FFT函数库（文件名sprc081），解压并安装。

其次下载一个C28xx定点库说明书（C28X_Fixed_Point_Library_v1_01）拜读一下，上面有FFT库函数的讲解，不要惧怕读英文。

本阶段所需要的文件如下图。

话不多说，现在开始上马，从新建工程开始。

2 新建工程跟往常一样，添加各种文件。

另外为完成FFT运算，需要额外添加以下文件：fft.h，fft.lib和完成FFT运算的asm文件，参见下图高亮显示的头文件和库文件 源文件 由于我用的是复数CFFT 运算，所以源文件里面是cfft32xxx ，如果你用的是实数RFFT32运算，则相应的添加rfft32xxx 。

所有的汇编文件见下图下面就可以编写自己的源文件了。

先说明下我的源文件是干什么的。

我没有用TI 给的例子，里面的位码倒置函数使用了2次，感觉不太对吧，而且加窗函数其实可有可无。

我的是对普通电网的220V电压信号进行采集并进行谐波分析。

具体方法是将正负220V调理到0到3V的交流信号提供给2812的ADC采集，并进行FFT运算。

一个周期（0.02s，50Hz）采集1024个点，由于点数较多，涉及到后面的数据段的分配（CMD文件的配置）等后面再说。

不用我说，这些头文件都要写在程序里吧。

中间的unsigned int flag=0到float harmonics[100]是我自己定义的变量就不需要了。

用#pragma定义了段以后就必须到CMD里面为它分配存储空间。

CMD配置具体参见教科书。

说一下我在这阶段的问题吧。

首先ipcb[2N]得占4K个字（4K*16），mag[N]占2K*16，还有一个潜在的数据段FFTtf（存放旋转因子的，貌似占3N/4个字）最好也得分个2K*16，一共得8K，很明显DSP2812的RAM是存不下的，可能有人会说，2812的RAM不是有18K吗，还存不下？因为2812的RAM都分成不同大小的区了，如果没记错的话H0占8K，不过这些分给程序去了，唯一大点的空间就是L0 SARAM和L1 SARAM各4K，理论上刚刚好。

最开始我把FFTipcb、FFTmag和FFTtf分到这两个区存储，调试出问题了计算结果一直是0，后面仔细翻书发现这两个区是受CSM保护，需要密码才能通过JTAG口读取。

在线调试看不到数据。

段定义到flash中也是一样的受CSM保护，且会降低速度。

初学者还是分配到RAM中便于观察，调试方便。

我的解决办法是在外设接口2区扩展了一个256K*16的RAM，然后将FFTipcb、FFTmag和FFTtf分配到该外扩RAM中去（我用的是试验箱，别人已扩展好）。

RAM扩展电路如下图。

如果你采样数据没这么多，内部RAM完全够用的话，那你就当我上面说的是一堆废话吧。

下面附上我的CMD配置文件和外扩RAM的初始化程序。

CMD在MEMORY PAGE1 下添加：在SECTION中添加：外扩RAM的初始化在DSP28_Xintf（）中，其中zone1没必要初始化，看你用的是哪个区就初始化哪个区：上述寄存器配置请看文档。

接下来调试的过程中又出现问题了。

在观察ipcb数组里面的值时提示Memory map prevent read of target memory at address 0x080000.这个问题花了我两天的时间去解决，一直以为是外部RAM没扩展好，或是找程序的原因。

后面发现CCS里面的option->memory map 中的地址映射在0x080000出没有映射成RAM或ROM，而是NONE。

取消Enable memory mapping前面的钩即可观察相应地址的数据。

不好意思，废话太多，请见谅！！！3 调用FFT库函（1）初始化FFT（2）给输入数组ipcb赋值因为ipcb是复数形式，偶数位存实部，奇数位存虚部。

如下图所示，当然也可以通过acq定义的结构体输入，那玩意没研究过就不讲了吧。

这里有话要讲，不然后面就要出错，导致mag里面全零。

请看我注释中有一行voltage_dots[j]=(voltage_dots[j]*2.85/65520.0-1.5)*120110.0/470.0/400.0;最后面的除以400先不要，变成voltage_dots[j]=(voltage_dots[j]*2.85/65520.0-1.5)*120110.0/470.0表示将采样值还原成220√2sin⁡（wt）的形式，即还原后的采样点大小在-311到+311之间。

由于定点FFT运算的输入ipcb是Q31格式（我也不懂没下到详细资料），大致意思是输入给ipcb的数据先转换成-1到1之间，然后再左移31位（<<2^31），所以有ipcb[2*j]=(long)(voltage_dots[j]*2147483648);这条赋值语句（2^31=2147483648）。

输出mag中的值及其与原始信号220√2sin⁡（wt）之间的关系见第4章讲解。

（3）位码倒置和计算4 输入和输出数据的对应关系先废话一下运算结果存放问题：ipcb[]即存放输入数据，又存放运算好的结果，复数形式，即实部、虚部、实部、虚部无限循环下去。

Mag[]中存放的是谐波幅值的平方（别问我为什么存的是平方而不是实际值，开方多耗时间啊）。

（1）频谱幅值问题来了问题1：如果你输入给ipcb的值不是按照先转换成-1到1，再左移31位的话，而是按照论坛上别人说的因为28x系列DSP是定点处理器，而FFT计算涉及到不少浮点计算，TI使用Q 格式来解决这个问题（Q格式说明可参考sprc087_IQmath）。

事实上输入数据采用Q31格式能在避免计算溢出前提下获得最好的计算精度。

对AD采样的数据进行FFT计算，定义计算缓冲区数组：long ipcb[N+2];因为AD结果寄存器是12位的，在数据左对齐的情况下直接左移15位即可：ipcb[ConversionCount] = ((unsigned long)AdcRegs.ADCRESULT0)<<15;那么恭喜你mag中能得到一堆数据，但是mag中的幅值如何对应到原始信号的赋值，不好意思，本教程解答不了（应为作者水平有限，没有琢磨透）如果你是按我说的先除以一个比例系数变成-1到+1，再左移31位的话，那么对应关系将非常明显，我是参考的以下内容，贴出来大家看看（/blogger/post_read.asp?BlogID=991984&PostID=21775125）。

群里有不少同学在讨论如何从FFT库调用后的mag数组中计算所要的结果，其实我看问题的关键都集中在如何看待输入输出数据的Q格式问题。

好些同学认为既然输出是Q30格式，那就将结果直接除2^30，即将mag数组除以1073741824再开方，比如好些同学就直接用与下面类似的代码：for(i=0;i<512;i++){mag[i]= sqrt(mag[i]/1073741824.0);}但是大家都看到，求得的结果mag值几乎都为0。

事实情况是不是这样的呢，或者是不是这样求的，我们可以来试验一下。

因AD采样进的数据受AD参考电压、采样频率精度等影响，为了不让这些误差影响到试验过程和结果，这里采用从MATLAB中仿真计算出一组更理想的且精度更高的采样数值，将其当作外部AD采样的数据，再导入到CCS中让DSP进行FFT计算。

用MATLAB 计算模拟采样点：%%%%%%%%%%%%%%根据实际情况修改下列参数f1 =5; %频率f1a1 = 1; %幅值a1f_sample = 1024; %采样频率N = 2048; %采样点N%采样n = 0:N-1;t = n/f_sample;y= a1*sin(2*pi*f1*t);y_int32=int32(y*2^31); %移位成Q31格式将这组数据导入到CCS中，从CCS图里打开ipcb观察是否导入成功或导入正确。

然后运行与FFT相关的代码，观察mag数组元素值和图形。

从上图可看出计算结果非常漂亮，就是一根完美的脉冲尖峰线，这正好有利于下面的分析（这就是为什么这里不用带有各种干扰误差且影响分析的AD数据而用MATLAB模拟采样数据的原因）。

对结果进行分析。

频率值很好算，mag数组只有mag[10]= 268435451而其余皆为0，故该单频信号的频率值为10* f_sample/ N=5Hz=f1，幅值怎么算？是否直接除2^30？，看看结果：>> 268435451/2^30ans =0.2500说明结果并不是为1，因此求幅值并不能简单地直接除以1073741824再开方，观察这里还有个规律，若是：>> 2*sqrt(268435451/2^30)ans =1.0000开方后还有个两倍的关系，这时才能是真实的幅度值。

我没有仔细研究FFT库里面的汇编程序代码，系数2可能还是Q格式中的移位问题所致。

最近因各种事繁忙，我还没仔细往里面找原因。

现在试验是否可以这样求幅值。

若输入信号的真实幅值（随便写个数）为0.556458，频率还是5Hz，还是按照上面的方法来计算，FFT后的mag[10]= 83119830，则>> 2*sqrt(83119830/2^30)ans =0.55645799150412与真实幅值0.556458对比，上述结果是非常精确的。

其实还可以观察出一些关于FFT输入输出Q格式数据的一些规律。

比如上面的计算，因为移位，输入数据（-1~1之间）放大了2^31倍，计算幅值其实是sqrt(83119830/2^28)，若是不放大这么多倍，那如何计算？再随便写个信号幅值数，假定为0.781234，此时移位放大不是2^31而是其他（当然不能移位超出31不然就溢出了，表现在信号上就是信号的上下限被削顶了），假设放大了2^29，将此作为FFT输入，得到mag值>> 2*sqrt(10239579/2^26)ans =0.78123393995944我想仔细的同学也能猜得出来规律了。

其实TI 的这个库输入用Q31格式，是为了得到定点处理器运算下FFT最好的精度，我花了一些时间做计算，做了一个表，从中可以看出这一点。