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STM32CubeMX+CLion 使用ARM_CMSIS_DSP_arm.cmsis-dsp

网友: 技术文档 2025-07-30 13:43:25

安装

参考：

【CLion开发stm32】如何使用DSP库 - 未知的奇迹 - 博客园

实际上这样配置会出一点小问题，现对其修改

1. 项目根目录下新建 DSP_LIB文件夹

将目录STM32CubeMX\\Repository\\STM32Cube_FW_G4_V1.6.1\\Drivers\\CMSIS\\DSP下的Include文件夹和Sources文件夹复制到DSP_LIB文件夹中

在Include文件夹中，仅保留arm_common_tables.h，arm_const_structs.h，arm_math.h三个头文件，删除其余头文件。

如果没有，需要在Software Packs里下载

2. 修改CMakeLists_template.txt文件内容为

include_directories(${includes} DSP_LIB/Include)add_definitions(${defines})file(GLOB_RECURSE SOURCES ${sources} \"DSP_LIB/Source/*.c\")list(FILTER SOURCES EXCLUDE REGEX \".*/arm_.*\\\\.c\")

3. 点击STM32CubeMX中的 GENERATE CODE 重新生成代码

常用函数讲解

两种类型：

  • 浮点类型：
  • 定点类型

基本数学运算

// 浮点加法float32_t arm_add_f32(float32_t a, float32_t b);// 浮点乘法float32_t arm_mult_f32(float32_t a, float32_t b);// 浮点向量加法（逐个元素相加）void arm_add_f32(const float32_t *pSrcA, const float32_t *pSrcB, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);// 浮点向量乘法（逐个元素相乘）void arm_mult_f32(const float32_t *pSrcA, const float32_t *pSrcB, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);// Q15加法q15_t arm_add_q15(q15_t a, q15_t b);// Q15乘法q15_t arm_mult_q15(q15_t a, q15_t b);// Q31乘法q31_t arm_mult_q31(q31_t a, q31_t b);

参数解释：

  • const float32_t *pSrcA：第一个输入数组指针
  • const float32_t *pSrcB：第二个输入数组指针
  • float32_t *pDst：输出数组指针
  • uint32_t blockSize：数组元素个数

快速傅里叶变换（FFT）函数

初始化实例

// 初始化浮点FFT实例arm_status arm_cfft_init_f32(arm_cfft_instance_f32 *S, uint16_t fftLen);// 初始化Q15 FFT实例arm_status arm_cfft_init_q15(arm_cfft_instance_q15 *S, uint16_t fftLen);

参数解释：

  • arm_cfft_instance_f32 *S：FFT实例结构体指针
  • uint16_t fftLen：FFT长度（点数）
    • arm_cfft_sR_f32_lenx，x可取大于等于16的2的整数幂，例如 arm_cfft_sR_f32_len16、arm_cfft_sR_f32_len32等 

使用预定义的初始化方法：

const arm_cfft_instance_f32 *fftInstance = &arm_cfft_sR_f32_len256;

核心函数

// 浮点复数FFT/逆FFTvoid arm_cfft_f32(const arm_cfft_instance_f32 *S, float32_t *p1, uint8_t ifftFlag, uint8_t bitReverseFlag);// Q15复数FFT/逆FFTvoid arm_cfft_q15(const arm_cfft_instance_q15 *S, q15_t *p1, uint8_t ifftFlag, uint8_t bitReverseFlag);

参数解释

参数 描述 S 预初始化的FFT实例指针（由arm_cfft_init_f32或预定义实例提供） p1 复数输入/输出数组（实部和虚部交错存储，长度为2*fftlen） ifftFlag 0表示FFT（正变换），1表示IFFT（逆变换） bitReverseFlag 0表示禁用位反转，1表示启用位反转

幅度计算

// 计算复数FFT结果的幅度(浮点)void arm_cmplx_mag_f32(float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t numSamples);// 计算复数FFT结果的幅度(Q15)void arm_cmplx_mag_q15(q15_t *pSrc, q15_t *pDst, uint32_t numSamples);

参数解释

  • pSrc：FFT复数结果
  • pDst：幅度谱
  • numSamples：样本数量

滤波器函数

FIR滤波器

// 浮点FIR初始化void arm_fir_init_f32(arm_fir_instance_f32 *S, uint16_t numTaps, float32_t *pCoeffs, float32_t *pState, uint32_t blockSize);// Q15 FIR初始化void arm_fir_init_q15(arm_fir_instance_q15 *S, uint16_t numTaps, q15_t *pCoeffs, q15_t *pState, uint32_t blockSize);

参数解释

  • arm_fir_instance_f32 *S：FIR滤波器实例指针
  • uint16_t numTaps：滤波器系数个数
  • float32_t *pCoeffs：滤波器系数数组指针
  • float32_t *pState：状态缓冲区指针
  • uint32_t blockSize：每次处理的样本块大小
// 浮点FIR滤波void arm_fir_f32(const arm_fir_instance_f32 *S, float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);

参数解释：

参数 描述 S 由arm_fir_init_f32初始化的FIR实例 pSrc 输入样本数组，大小为blockSize pDst 输出样本数组，大小为blockSize blockSize 要处理的样本数量，必须与初始化时相同

IIR滤波器

// 浮点IIR初始化void arm_biquad_cascade_df1_init_f32(arm_biquad_casd_df1_inst_f32 *S, uint8_t numStages, float32_t *pCoeffs, float32_t *pState);// 浮点IIR滤波void arm_biquad_cascade_df1_f32(const arm_biquad_casd_df1_inst_f32 *S, float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);

    参数解释：

    参数 说明 *S ​​滤波器实例结构体指针​​，用于存储初始化后的配置和状态。 numStages ​​双二阶阶段的数量​​（即二阶滤波器的个数）。 *pCoeffs ​​滤波器系数数组​​，按 [b0, b1, b2, a1, a2] 顺序排列，每组对应一个阶段，连续存储。 *pState ​​状态缓冲区​​，用于存储延迟线数据（如 x[n-1], y[n-1] 等），大小需为 2 × numStages。

    FIR滤波器和IIR滤波器的区别

    特性 FIR滤波器 IIR滤波器 ​​全称​​ Finite Impulse Response Infinite Impulse Response ​​定义​​ 系统冲激响应在有限时间内衰减为零 系统冲激响应理论上会无限持续 ​​差分方程​​ 仅使用输入信号的历史值 同时使用输入和输出的历史值 ​​数学表达式​​ y[n] = Σ bₖ·x[n-k] (k=0 to N-1) y[n] = Σ bₖ·x[n-k] - Σ aₖ·y[n-k]

    统计函数

    // 求最大值及其索引void arm_max_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult, uint32_t *pIndex);// 求最小值及其索引void arm_min_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult, uint32_t *pIndex);// 求平均值void arm_mean_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);// 求均方根(RMS)void arm_rms_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);// 求标准差void arm_std_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);// 求方差void arm_var_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);

    矩阵运算函数

    // 矩阵加法arm_status arm_mat_add_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrcA, const arm_matrix_instance_f32 *pSrcB, arm_matrix_instance_f32 *pDst);// 矩阵乘法arm_status arm_mat_mult_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrcA, const arm_matrix_instance_f32 *pSrcB, arm_matrix_instance_f32 *pDst);// 矩阵转置arm_status arm_mat_trans_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrc, arm_matrix_instance_f32 *pDst);// 矩阵求逆arm_status arm_mat_inverse_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrc, arm_matrix_instance_f32 *pDst);

    经典数学函数

    // 正弦函数(浮点)float32_t arm_sin_f32(float32_t x);// 余弦函数(浮点)float32_t arm_cos_f32(float32_t x);// 平方根void arm_sqrt_f32(float32_t in, float32_t *pOut);

    类型转换函数

    // 浮点到Q15转换void arm_float_to_q15(float32_t *pSrc, q15_t *pDst, uint32_t blockSize);// Q15到浮点转换void arm_q15_to_float(q15_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);
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