[АндрейЦ 0]

Есть задача: микроконтроллер (PIC32MM)  складывает в массив на 1024 отсчёта оцифрованный некий входной сигнал.

Нужно выделить частоту/гармонику с максимальной амплитудой. Провёл за гуглением несколько дней. Скажу честно, далёк я от самостоятельной реализации БПФ на основе просто алгоритмов и графов. Попробовал ДПФ, которое гораздо попроще, но скорость не просто не устраивает, а сильно не устраивает. Нашлась относительно простая реализация

https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an142.pdf

Которую в данный момент изучаю. Но очень она громоздкая. Может кто подскажет более компактную реализацию. 

 

 

[kovigor 5]

Алгоритм Гертцеля ?

А в АОНах 90-х годов использовался т.н. Корреляционный алгоритм (там нужно было выделить две частоты). Работало даже на AT89C51 в реальном времени ...

 

Вот, нашел в архиве:

 

https://mega.dp.ua/ru/AXPD

 

И вот, например:

 

https://www.google.com/search?q=Программное+дeкодирование+DTMF&biw=1600&bih=771&ei=Egn7YaXJMoP2qwHaqaL4AQ&ved=0ahUKEwilms75i-L1AhUD-yoKHdqUCB8Q4dUDCA0&uact=5&oq=Программное+дeкодирование+DTMF&gs_lcp=Cgdnd3Mtd2l6EANKBQg8EgExSgQIQRgBSgQIRhgAULYHWLYHYL8JaAFwAHgAgAFyiAFykgEDMC4xmAEAoAECoAEBwAEB&sclient=gws-wiz

[АндрейЦ 0]

Частота заранее неизвестна. Собственно нужно в произвольном сигнале найти "палку" максимальной амплитуды и определить частоту. По порядковому номеру, как я понимаю.

ПыСы пасиб, изучу.

[kovigor 5]

Тогда БПФ. Вот, из того же архива. Посмотрите, может помочь:

 

https://mega2.dp.ua/ru/UkBV9

 

Много лет назад я делал кому-то диплом и писал свою реализацию БПФ на Turbo Pascal:

 

https://mega2.dp.ua/ru/hHQCT7yU6

 

Оно все разбираемо, но придется потрудиться. В конце концов, в Сети наверняка есть масса готовых реализаций БПФ в виде тех же библиотек.

 

Или вот еще - спектроанализаторы на МК, их не так-то и мало:

 

http://pic.rkniga.ru/shemotehnika/izmeritelnaya-tehnika/265-analizator-spektra-v-realnom-vremeni-na-pic18f4550.html

[jcxz 191]

10 часов назад, kovigor сказал:

В конце концов, в Сети наверняка есть масса готовых реализаций БПФ в виде тех же библиотек.

В сеть ходить даже не надо и ковыряться в той помойке. Ставим CCS (Code Composer Studio), находим в ней DSPLIB, а в той - целую кучу различных функций численной математики. В том числе и пачку разных функций БПФ в самых различных вариациях под самые разные поддерживаемые CCS ядра и всё - в исходниках. Как на asm так и на си.

Наверное и в других компиляторах что-то подобное есть. По-крайней мере в своём "IAR for ARM" вижу директорию: "IAR\EWARM_7.80.4\arm\CMSIS\DSP_Lib\Source\TransformFunctions" в которой целая пачка файлов на все вкусы:

Цитата

arm_bitreversal.c
arm_bitreversal2.S
arm_cfft_f32.c
arm_cfft_q15.c
arm_cfft_q31.c
arm_cfft_radix2_f32.c
arm_cfft_radix2_init_f32.c
arm_cfft_radix2_init_q15.c
arm_cfft_radix2_init_q31.c
arm_cfft_radix2_q15.c
arm_cfft_radix2_q31.c
arm_cfft_radix4_f32.c
arm_cfft_radix4_init_f32.c
arm_cfft_radix4_init_q15.c
arm_cfft_radix4_init_q31.c
arm_cfft_radix4_q15.c
arm_cfft_radix4_q31.c
arm_cfft_radix8_f32.c
arm_dct4_f32.c
arm_dct4_init_f32.c
arm_dct4_init_q15.c
arm_dct4_init_q31.c
arm_dct4_q15.c
arm_dct4_q31.c
arm_rfft_f32.c
arm_rfft_fast_f32.c
arm_rfft_fast_init_f32.c
arm_rfft_init_f32.c
arm_rfft_init_q15.c
arm_rfft_init_q31.c
arm_rfft_q15.c
arm_rfft_q31.c

PS: Про "ARM for PIC" не скажу. В виду отсутствия оного у меня.  

[kovigor 5]

Тут одна тонкость. До тех пор, пока человек не поймет, как работает ДПФ, все эти готовые реализации скорее вредны, чем полезны ...

[АндрейЦ 0]

Как работает ДПФ я можно сказать почти понимаю. По крайней мере улавливаю физический смысл. Меня в ужас приводят свёртки - бабочки БПФ.

Если бы это было делом всей моей жизни, да вариантов нет. А под конкретную задачу была надежда обойтись малой кровью.

Исходник из последней ссылки коллеги kovigor очень даже и очень. Я пока разбираюсь с тем как автор проекта корректировал его под свои нужды.

Исходник изначально под 1024 точки. Таблица синусов осталась нетронутой, а проект под 64 точки.

[kovigor 5]

Проект рабочий,использовался в составе программно-аппаратного спектроанализатора (и не только) на базе 80386 лет 20 назад ...

[АндрейЦ 0]

4 minutes ago, kovigor said:

Проект рабочий,использовался в составе программно-аппаратного спектроанализатора (и не только) на базе 80386 лет 20 назад ...

Честно говоря, используя Ваш с комментариями буду пробовать самообучаться. Т.е. разбирать как именно оно работает.

А под проектом из последней ссылки я имел в виду проект спектроанализатора. Который практически готов к употреблению.

[kovigor 5]

Можно и его взять за основу, почему нет ?

[АндрейЦ 0]

56 minutes ago, kovigor said:

Можно и его взять за основу, почему нет ?

Он даже вполне себе работает. Вот огроменное спасибо!

Осталось разобраться как полученные значения привести к реальному масштабу.

Изменено 3 февраля, 2022 пользователем АндрейЦ

[kovigor 5]

Получилось ? Ну вот и хорошо :)

[АндрейЦ 0]

Немножко ещё почитал. Правильно ли я понимаю, что полученные амплитуды промасштабированы относительно исходного сигнала на величину половины числа отсчётов.

Т.е. вот у меня есть выделяющаяся частота под номером 436 величиной 615. И если я её поделю на 1024/2 = 512, то получу что то порядка  1,2. И это будет амплитуда в масштабе входного сигнала. Т.е.  её амплитуда 1,2 МЗР АЦП?

[Eddy_Em 1]

Если нужна только частота, а фаза - нет, то бессмысленно БПФ применять! Ведь для этого есть значительно более простые вещи. Те же дискретные косинусные...

[iiv 18]

On 2/2/2022 at 11:28 PM, АндрейЦ said:

Нужно выделить частоту/гармонику с максимальной амплитудой. Провёл за гуглением несколько дней. Скажу честно, далёк я от самостоятельной реализации БПФ на основе просто алгоритмов и графов. Попробовал ДПФ, которое гораздо попроще, но скорость не просто не устраивает, а сильно не устраивает. Нашлась относительно простая реализация

а может линейное предсказание использовать? Если у вас структура шума такова, что кроме полезного сигнала в шуме нет функций, у которых их производные линейно зависимы от самих функций (синусы и косинусы как раз идеально подходят), то линейное предсказание обычно хорошо работает и его можно реализовать довольно просто. При наличии только одной самой яркой гармоники и линейного сдвига сигнала (он часто бывает в оцифрованных данных), все потребует 1024*3 арифметических операций в несколько строк + один раз искать корни методом Кардано или итерировать с матрицей 3х3. Если у вас больше одного "яркого" сигнала, то матрица будет чуть больше, но все будет почти также. По моим наблюдениям для примерно 1000 точек этот метод даже быстрее БПФ, если в сигнале не более 2-3 ярких гармоник надо найти.