基于infineonPSOC62开发板的-信号处理前端 虚拟示波器-工具集

2023/10/11 18:24
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一、前言


本项目基于英飞凌PSoC 6 RTT开发板实现了信号处理前端-一个信号处理的工具集。

包括虚拟示波器,音频采集分析,谐波分析,周期幅值相位分析,数字滤波,极值检测,可上位机可视化和命令行人机交互,可以方便继续扩展相关功能,继续丰富工具集。

视频: https://www.bilibili.com/video/BV1PM4y147v1/

代码仓库: https://gitee.com/qinyunti/infineon-psoc62.git


二、移植DSP算法库


2.1添加代码

git clone https://github.com/ARM-software/CMSIS_5.git

CMSIS_5\CMSIS\DSP下是相关文件,Source下是源码

将DSP文件夹复制到自己的工程目录中,只保留

Include,PrivateInclude,Source三个文件夹

Source下的每个子文件夹都是一类算法,里面的每个c都对应一个计算函数,并且有一个总文件包括其中所有的单个.c,比如BasicMathFunctions.c中

删除这些总的.c,避免编译重复

删除以下文件和所有的非.c和.h文件

1BasicMathFunctions:BasicMathFunctions.c,BasicMathFunctionsF16.c
2BayesFunctions:BayesFunctions.c,BayesFunctionsF16.c
3CommonTables:CommonTables.c,CommonTablesF16.c
4ComplexMathFunctions:ComplexMathFunctions.c,ComplexMathFunctionsF16.c
5ControllerFunctions:ControllerFunctions.c
6DistanceFunctions:DistanceFunctions.c,DistanceFunctionsF16.c
7FastMathFunctions:FastMathFunctions.c,FastMathFunctionsF16.c
8FilteringFunctions:FilteringFunctions.c,FilteringFunctionsF16.c
9InterpolationFunctions:InterpolationFunctions.c,InterpolationFunctionsF16.c
10MatrixFunctions:MatrixFunctions.c,MatrixFunctionsF16.c
11QuaternionMathFunctions:QuaternionMathFunctions.c
12StatisticsFunctions:StatisticsFunctions.c,StatisticsFunctionsF16.c
13SupportFunctions:SupportFunctions.c,SupportFunctionsF16.c
14SVMFunctions:SVMFunctions.c,SVMFunctionsF16.c
15TransformFunctions:TransformFunctions.c,TransformFunctionsF16.c,arm_bitreversal2.S


工程设置添加相关头文件包含路径

2.2测试

复制CMSIS_5\CMSIS\DSP\Examples\ARM\arm_fft_bin_example下的arm_fft_bin_data.c和arm_fft_bin_example_f32.c到自己的工程目录

arm_fft_bin_example_f32.c下的

int32_t main(void)改为int32_t ffttest_main(void)

并添加#define SEMIHOSTING以使能printf打印,我们已经重定向实现了printf打印到串口。

由于 arm_cfft_f32(&varInstCfftF32, testInput_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);会修改testInput_f32_10khz的内容,所以添加一个缓存,以便能重复测试

1float32_t testtmp_f32_10khz[2048];
2  /* Process the data through the CFFT/CIFFT module */
3  memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz));
4  arm_cfft_f32(&varInstCfftF32, testtmp_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);
5  /* Process the data through the Complex Magnitude Module for
6  calculating the magnitude at each bin */

7  arm_cmplx_mag_f32(testtmp_f32_10khz, testOutput, fftSize);

在自己的main函数中申明并调用

int32_t ffttest_main(void)

ffttest_main()

编译运行可以看到串口打印SUCCESS说明测试OK。

将输入输出数据打印

1 printf("SUCCESS\n");
2    for(int i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
3    {
4        if(i<TEST_LENGTH_SAMPLES/2)
5        {
6            printf("/*%f,%f*/\r\n", testInput_f32_10khz[i],testOutput[i]);
7        }
8        else
9        {
10            printf("/*%f,%f*/\r\n", testInput_f32_10khz[i],0.0);
11        }
12    }

使用serialstudio可视化显示,可以看到计算结果FFT频率明显的峰值


三、音频采集


3.1原理图

从原理图看到有6路模拟输入,分别对应

P10.0~P10.5, VREF为模拟参考电压。

使用的是MAX4466的MIC,接到ADC0,如下图所示

3.2配置模拟采集引脚

3.3代码

Adc.c

1#include "cy_pdl.h"
2#include "cyhal.h"
3#include "cybsp.h"
4#include "cy_retarget_io.h"
5#define VPLUS_CHANNEL_0  (P10_0)
6/* Conversion factor */
7#define MICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO        (1000u)
8/* Acquistion time in nanosecond */
9#define ACQUISITION_TIME_NS              (116680u)
10/* ADC Scan delay in millisecond */
11#define ADC_SCAN_DELAY_MS                (200u)
12/*******************************************************************************
13*       Enumerated Types
14*******************************************************************************/

15/* ADC Channel constants*/
16enum ADC_CHANNELS
17{
18  CHANNEL_0 = 0,
19  NUM_CHANNELS
20} adc_channel;
21/*******************************************************************************
22* Global Variables
23*******************************************************************************/

24/* ADC Object */
25cyhal_adc_t adc_obj;
26/* ADC Channel 0 Object */
27cyhal_adc_channel_t adc_chan_0_obj;
28/* Default ADC configuration */
29const cyhal_adc_config_t adc_config = {
30        .continuous_scanning=false// Continuous Scanning is disabled
31        .average_count=1,           // Average count disabled
32        .vref=CYHAL_ADC_REF_VDDA,   // VREF for Single ended channel set to VDDA
33        .vneg=CYHAL_ADC_VNEG_VSSA,  // VNEG for Single ended channel set to VSSA
34        .resolution = 12u,          // 12-bit resolution
35        .ext_vref = NC,             // No connection
36        .bypass_pin = NC };       // No connection
37/* Asynchronous read complete flag, used in Event Handler */
38static bool async_read_complete = true;
39#define NUM_SCAN                    (1000)
40#define NUM_CHANNELS                (1)
41/* Variable to store results from multiple channels during asynchronous read*/
42int32_t result_arr[NUM_CHANNELS * NUM_SCAN] = {0};
43static void adc_event_handler(void* arg, cyhal_adc_event_t event)
44
{
45    if(0u != (event & CYHAL_ADC_ASYNC_READ_COMPLETE))
46    {
47        /* Set async read complete flag to true */
48        async_read_complete = true;
49    }
50}
51int adc_init(void)
52
{
53    /* Variable to capture return value of functions */
54    cy_rslt_t result;
55    /* Initialize ADC. The ADC block which can connect to the channel 0 input pin is selected */
56    result = cyhal_adc_init(&adc_obj, VPLUS_CHANNEL_0, NULL);
57    if(result != CY_RSLT_SUCCESS)
58    {
59        printf("ADC initialization failed. Error: %ld\n", (long unsigned int)result);
60        CY_ASSERT(0);
61    }
62    /* ADC channel configuration */
63    const cyhal_adc_channel_config_t channel_config = {
64            .enable_averaging = false,  // Disable averaging for channel
65            .min_acquisition_ns = ACQUISITION_TIME_NS, // Minimum acquisition time set to 1us
66            .enabled = true };          // Sample this channel when ADC performs a scan
67    /* Initialize a channel 0 and configure it to scan the channel 0 input pin in single ended mode. */
68    result  = cyhal_adc_channel_init_diff(&adc_chan_0_obj, &adc_obj, VPLUS_CHANNEL_0,
69                                          CYHAL_ADC_VNEG, &channel_config);
70    if(result != CY_RSLT_SUCCESS)
71    {
72        printf("ADC first channel initialization failed. Error: %ld\n", (long unsigned int)result);
73        CY_ASSERT(0);
74    }
75    /* Register a callback to handle asynchronous read completion */
76     cyhal_adc_register_callback(&adc_obj, &adc_event_handler, result_arr);
77     /* Subscribe to the async read complete event to process the results */
78     cyhal_adc_enable_event(&adc_obj, CYHAL_ADC_ASYNC_READ_COMPLETE, CYHAL_ISR_PRIORITY_DEFAULT, true);
79     printf("ADC is configured in multichannel configuration.\r\n\n");
80     printf("Channel 0 is configured in single ended mode, connected to the \r\n");
81     printf("channel 0 input pin. Provide input voltage at the channel 0 input pin \r\n");
82     return 0;
83}
84int adc_samp(void)
85
{
86    /* Variable to capture return value of functions */
87    cy_rslt_t result;
88    /* Variable to store ADC conversion result from channel 0 */
89    int32_t adc_result_0 = 0;
90        /* Clear async read complete flag */
91        async_read_complete = false;
92        /* Initiate an asynchronous read operation. The event handler will be called
93         * when it is complete. */

94        memset(result_arr,0,sizeof(result_arr));
95        cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,true);
96        result = cyhal_adc_read_async_uv(&adc_obj, NUM_SCAN, result_arr);
97        if(result != CY_RSLT_SUCCESS)
98        {
99            printf("ADC async read failed. Error: %ld\n", (long unsigned int)result);
100            CY_ASSERT(0);
101        }
102        while(async_read_complete == false);
103        cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,false);
104        /*
105         * Read data from result list, input voltage in the result list is in
106         * microvolts. Convert it millivolts and print input voltage
107         *
108         */

109        for(int i=0; i<NUM_SCAN; i++)
110        {
111            adc_result_0 = result_arr[i] / MICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO;
112            printf("/*%4ld*/\r\n", (long int)adc_result_0);
113        }
114    return 0;
115}

Adc.h

1#ifndef ADC_H
2#define ADC_H
3int adc_init(void);
4int adc_samp(void);
5#endif

Main.c调用

adc_init();

adc_samp();

3.4时钟源

时钟源是100Mhz,12分频=8.33M,满足1.8MHz~18MHz之间的要求

默认是按照8M配置

3.5采样时间

采样前后翻转LED用示波器测量时间

1int adc_samp(void)
2
{
3    /* Variable to capture return value of functions */
4    cy_rslt_t result;
5    /* Variable to store ADC conversion result from channel 0 */
6    int32_t adc_result_0 = 0;
7        /* Clear async read complete flag */
8        async_read_complete = false;
9        /* Initiate an asynchronous read operation. The event handler will be called
10         * when it is complete. */

11        memset(result_arr,0,sizeof(result_arr));
12        cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,true);
13        result = cyhal_adc_read_async_uv(&adc_obj, NUM_SCAN, result_arr);
14        if(result != CY_RSLT_SUCCESS)
15        {
16            printf("ADC async read failed. Error: %ld\n", (long unsigned int)result);
17            CY_ASSERT(0);
18        }
19        while(async_read_complete == false);
20        cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,false);
21        /*
22         * Read data from result list, input voltage in the result list is in
23         * microvolts. Convert it millivolts and print input voltage
24         *
25         */

26        for(int i=0; i<NUM_SCAN; i++)
27        {
28            adc_result_0 = result_arr[i] / MICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO;
29            printf("/*%4ld*/\r\n", (long int)adc_result_0);
30        }
31    return 0;
32}

采样1000次,分别设置采样时间为2uS和1uS对比。

#define ACQUISITION_TIME_NS (2000u)

10.28mS

#define ACQUISITION_TIME_NS (1000u)

9.32mS

10.28-9.32=0.96mS 1000次约1mS,1次刚好是1uS。

而1000次除去采样时间其他时间为8.32mS,即一次8.32uS。

因为前面设置了时钟为8.33MHz, 从前面时序一节可以看到,除去采样时间,其他转换时间等需要14个CLK,所以需要14/8.33uS=1.7uS. 剩余的8.32-1.7为数据搬运,软件处理等时间。

3.6 采样值正确性

1.545V和示波器采集为1.54V差不多是正确的,这里没有高精度的万用表就不对测试精度了,只测试了正确性。

3.7音频采集

一次采集1000次然后串口打印,使用SerialStudio可视化显示

1int adc_samp(void)
2
{
3    /* Variable to capture return value of functions */
4    cy_rslt_t result;
5    /* Variable to store ADC conversion result from channel 0 */
6    int32_t adc_result_0 = 0;
7        /* Clear async read complete flag */
8        async_read_complete = false;
9        /* Initiate an asynchronous read operation. The event handler will be called
10         * when it is complete. */

11        memset(result_arr,0,sizeof(result_arr));
12        cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,true);
13        result = cyhal_adc_read_async_uv(&adc_obj, NUM_SCAN, result_arr);
14        if(result != CY_RSLT_SUCCESS)
15        {
16            printf("ADC async read failed. Error: %ld\n", (long unsigned int)result);
17            CY_ASSERT(0);
18        }
19        while(async_read_complete == false);
20        cyhal_gpio_write_internal(CYBSP_USER_LED,false);
21        /*
22         * Read data from result list, input voltage in the result list is in
23         * microvolts. Convert it millivolts and print input voltage
24         *
25         */

26        for(int i=0; i<NUM_SCAN; i++)
27        {
28            adc_result_0 = result_arr[i] / MICRO_TO_MILLI_CONV_RATIO;
29            printf("/*%4ld*/\r\n", (long int)adc_result_0);
30        }
31    return 0;
32}


四、信号处理前端


4.1 电能质量,谐波分析

4.1.1添加命令行

在电能检测应用中,电能质量一项分析即谐波分析,谐波分量大,说明电能质量不好,

基于本板信号处理前端也实现了该功能。

shell_fun.h

1void FftFun(void* param);

shell_fun.c

1include "fft.h"

shell_cmd_list中添加一行

1 { (const uint8_t*)"fft",         FftFun,           "fft"},                 /*打印帮助信息*/

添加命令执行函数

1void FftFun(void* param)
2
{
3    fft_main();
4}


4.1.2添加实现

Fft.c

1#include "arm_math.h"
2#include "arm_const_structs.h"
3#include <stdio.h>
4#define TEST_LENGTH_SAMPLES 2048
5extern float32_t testInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];
6static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES/2];
7static uint32_t fftSize = 1024;
8static uint32_t ifftFlag = 0;
9static uint32_t doBitReverse = 1;
10static arm_cfft_instance_f32 varInstCfftF32;
11static int testIndex = 0;
12static float testtmp_f32_10khz[2048];
13static int32_t adcbuffer[2048];
14int32_t fft_main(void)
15{
16  arm_status status;
17  float32_t maxValue;
18  status = ARM_MATH_SUCCESS;
19  status=arm_cfft_init_f32(&varInstCfftF32,fftSize);
20  //memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz));
21  adc_samp(adcbuffer,2048);
22  for(int i=0; i<2048;i ++)
23  {
24      testtmp_f32_10khz[i] = (float)adcbuffer[i];
25  }
26  arm_cfft_f32(&varInstCfftF32, testtmp_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);
27  arm_cmplx_mag_f32(testtmp_f32_10khz, testOutput, fftSize);
28  /* Calculates maxValue and returns corresponding BIN value */
29  arm_max_f32(testOutput, fftSize, &maxValue, &testIndex);
30  int32_t out = 0;
31  for(int i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
32  {
33      if(i>TEST_LENGTH_SAMPLES/2)
34      {
35          out = testOutput[i-TEST_LENGTH_SAMPLES/2]/1024;
36      }
37      else
38      {
39          out = testOutput[i]/1024;
40      }
41      printf("/*%ld,%ld*/\r\n", adcbuffer[i],out);
42  }
43}
44 /** \endlink */

Fft.h

1#ifndef FFT_H
2#define FFT_H
3int fft_main(void);
4#endif

测试

4.2 周期(频率),幅值,相位分析

4.2.1 原理

FFT变换结果,幅值最大的横坐标对应信号频率,纵坐标对应幅度。幅值最大的为out[m]=val;则信号频率f0=(Fs/N)m ,信号幅值Vpp=val/(N/2)。N为FFT的点数,Fs为采样频率。相位Pha=atan2(a, b)弧度制,其中ab是输出虚数结果的实部和虚部。

4.2.2添加命令行

shell_fun.h

1void FrqFun(void* param);

shell_fun.c

include "frq.h"

shell_cmd_list中添加一行

1{ (const uint8_t*)"frt",         FrqFun,           "frq"},

添加命令执行函数

1void FrqFun(void* param)
2
{
3    Frq_main();
4}

4.2.3实现代码

Frq.c

1#include "arm_math.h"
2#include "arm_const_structs.h"
3#include <stdio.h>
4#define TEST_LENGTH_SAMPLES 2048
5#define FS 10000
6extern float32_t testInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];
7static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES/2];
8static uint32_t fftSize = 1024;
9static uint32_t ifftFlag = 0;
10static uint32_t doBitReverse = 1;
11static arm_cfft_instance_f32 varInstCfftF32;
12static int testIndex = 0;
13static float testtmp_f32_10khz[2048];
14static int32_t adcbuffer[2048];
15int32_t frq_main(void)
16{
17  arm_status status;
18  float32_t maxValue;
19  status = ARM_MATH_SUCCESS;
20  status=arm_cfft_init_f32(&varInstCfftF32,fftSize);
21  //memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz));
22  adc_samp(adcbuffer,2048);
23  for(int i=0; i<2048;i ++)
24 {
25      testtmp_f32_10khz[i] = (float)adcbuffer[i];
26  }
27  arm_cfft_f32(&varInstCfftF32, testtmp_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse);
28  arm_cmplx_mag_f32(testtmp_f32_10khz, testOutput, fftSize);
29  /* Calculates maxValue and returns corresponding BIN value */
30  arm_max_f32(testOutput, fftSize, &maxValue, &testIndex);
31  float freq = (FS/TEST_LENGTH_SAMPLES)*testIndex;
32  float vpp = maxValue/(TEST_LENGTH_SAMPLES/2);
33  float pha = atan2(testOutput[2*testIndex],testOutput[2*testIndex+1]);
34  printf("freq=%f,vpp=%f,pha=%f\r\n",freq,vpp,pha);
35}
36 /** \endlink */

Frq.h

1#ifndef FRQ_H
2#define FRQ_H
3int frq_main(void);
4#endif

4.2.4测试

输入frq开始测试印如下

实时采集测试

此时采集的是音频背景声,噪声很小,所以频率为0

4.3数字滤波信号前端

4.3.1原理

CMSIS-DSP提供直接I型IIR库支持Q7,Q15,Q31和浮点四种数据类型。其中Q15和Q31提供了快速版本。

直接I型IIR滤波器是基于二阶Biquad级联的方式来实现的。每个Biquad由一个二阶的滤波器组成:

y[n] = b0 x[n] + b1 x[n-1] + b2 x[n-2] + a1 y[n-1] + a2 * y[n-2]

直接I型算法每个阶段需要5个系数和4个状态变量。

matlab使用上面的公式实现,在使用fdatool工具箱生成的a系数需要取反才能用于直接I型IIR滤波器的函数中。

高阶IIR滤波器的实现是采用二阶Biquad级联的方式来实现的。其中参数numStages就是用来做指定二阶Biquad的个数。比如8阶IIR滤波器就可以采用numStages=4个二阶Biquad来实现。

如果要实现9阶IIR滤波器就需要将numStages=5,这时就需要其中一个Biquad配置成一阶滤波器(也就是b2=0,a2=0)。

4.3.2添加命令行

shell_fun.h

void IirFun(void* param);

shell_fun.c

1include "iir.h"

shell_cmd_list中添加一行

1  { (const uint8_t*)"iir",         IirFun,           “iir"},

添加命令执行函数

1void IirFun(void* param)
2
{
3    Iir_main();
4}

4.3.3实现代码

Iir.c

1#include "arm_math.h"
2#include "arm_const_structs.h"
3#include <stdio.h>
4#define TEST_LENGTH_SAMPLES 2048
5#define FS 10000
6extern float32_t testInput_f32_10khz[TEST_LENGTH_SAMPLES];
7static float32_t testOutput[TEST_LENGTH_SAMPLES];
8static uint32_t fftSize = 1024;
9static uint32_t ifftFlag = 0;
10static uint32_t doBitReverse = 1;
11static arm_cfft_instance_f32 varInstCfftF32;
12static int testIndex = 0;
13static float testtmp_f32_10khz[2048];
14static int32_t adcbuffer[2048];
15#define numStages  2                /* 2阶IIR滤波的个数 */
16#define BLOCK_SIZE           128    /* 调用一次arm_biquad_cascade_df1_f32处理的采样点个数 */
17uint32_t blockSize = BLOCK_SIZE;
18uint32_t numBlocks = TEST_LENGTH_SAMPLES/BLOCK_SIZE;      /* 需要调用arm_biquad_cascade_df1_f32的次数 */
19static float32_t IIRStateF32[4*numStages];                      /* 状态缓存 */
20/* 巴特沃斯低通滤波器系数 80Hz*/
21const float32_t IIRCoeffs32LP[5*numStages] = {
22    1.0f,  2.0f,  1.0f,  1.479798894397216679763573665695730596781f,
23-0.688676953053861784503908438637154176831f,
24    1.0f,  2.0f,  1.0f,  1.212812092620218384908525877108331769705f,
25-0.384004162286553540894828984164632856846f
26};
27int32_t iir_main(void)
28{
29    uint32_t i;
30    arm_biquad_casd_df1_inst_f32 S;
31    float32_t ScaleValue;
32    float32_t  *inputF32, *outputF32;
33    /* 初始化输入输出缓存指针 */
34    //memcpy(testtmp_f32_10khz,testInput_f32_10khz,sizeof(testInput_f32_10khz));
35#if 1
36    adc_samp(adcbuffer,2048);
37    for(int i=0; i<2048;i ++)
38   {
39        testtmp_f32_10khz[i] = (float)adcbuffer[i];
40    }
41#endif
42    inputF32 = testtmp_f32_10khz;
43    outputF32 = testOutput;
44    /* 初始化 */
45    arm_biquad_cascade_df1_init_f32(&S, numStages, (float32_t *)&IIRCoeffs32LP[0],
46(float32_t *)&IIRStateF32[0]);
47    /* 实现IIR滤波,这里每次处理1个点 */
48    for(i=0; i < numBlocks; i++)
49    {
50        arm_biquad_cascade_df1_f32(&S, inputF32 + (i * blockSize),  outputF32 + (i * blockSize),
51  blockSize);
52    }
53    /*放缩系数 */
54    ScaleValue = 0.012f0.42f;
55    /* 打印滤波后结果 */
56    for(i=0; i<TEST_LENGTH_SAMPLES; i++)
57    {
58        printf("/*%f, %f*/\r\n", testtmp_f32_10khz[i], testOutput[i]*ScaleValue);
59    }
60}
61 /** \endlink */

Iir.h

1#ifndef IIR_H
2#define IIR_H
3int iir_main(void);
4#endif

4.3.4测试

输入iir回车,查看波形

见视频

以下可以看到滤波导致了滞后,黄色线有滞后

以下是实时采集滤波

4.4 极大值检测

在电力等行业,分析电压极值,是一项重要的参数分析,可以分析电压的波动;示波器中也有自动测量极值的功能更。本板作为信号处理前端也实现了该功能。

4.4.1 算法

算法来源于论文 https://www.mdpi.com/1999-4893/5/4/588/htm

核心代码如下

1void ampd(int32_t* data, int32_t len)
2{
3    int row_sum;
4    for(int k=1; k<len/2+1; k++)
5    {
6        row_sum = 0;
7        for(int i=k; i<len-k; i++)
8        {
9            if((data[i] > data[i - k]) && (data[i] > data[i + k]))
10            {
11                row_sum -= 1;
12            }
13        }
14        arr_rowsum[k-1] = row_sum;
15    }
16    int min_index = argmin(arr_rowsum,len/2+1);
17     max_window_length = min_index;
18    for(int k=1; k<max_window_length + 1; k++)
19    {
20        for(int i=k; i<len - k; i++)
21        {
22            if((data[i] > data[i - k]) && (data[i] > data[i + k]))
23            {
24                p_data[i] += 1;
25            }
26        }
27    }
28    for(int k=0; k<len; k++)
29    {
30        if(p_data[k] == max_window_length)
31        {
32            /* 极大值 */
33        }
34    }
35}

4.4.2 添加命令行

1  { (const uint8_t*)"max",         MaxFun,           "max"},                 /*打印帮助信息*/
2void MaxFun(void* param)
3
{
4    max_test();
5}
6void MaxFun(void* param);

测试代码如下,串口命令行输入命令max,开始采集ADC值,并计算极值,打印到PC串口通过seraistudio可视化显示

1int max_test(void)
2
{
3    for(int i=0; i<10; i++)
4    {
5        memset(p_data,0,sizeof(p_data));
6        //adc_samp(sim_data_buffer,1000);
7        sim_data();
8        ampd(sim_data_buffer, sizeof(sim_data_buffer)/sizeof(sim_data_buffer[0]));
9        for(int k=0; k<sizeof(sim_data_buffer)/sizeof(sim_data_buffer[0]); k++)
10        {
11            if(p_data[k] == max_window_length)
12            {
13                /* 极大值 */
14                printf("/*%ld,%ld*/\r\n",sim_data_buffer[k],sim_data_buffer[k]);
15            }
16            else
17            {
18                printf("/*%ld,%d*/\r\n",sim_data_buffer[k],0);
19            }
20            cyhal_system_delay_ms(10);
21        }
22    }
23    return 0;
24}

4.4.3 测试

效果如下IN是原始数据,MAX是检测到的极大值,如果检测极小值将原始数据取反即可。

检测语音,效果如下


五、总结


得益于开发板出色的处理性能,和外设性能,以及官方可视化的代码配置工具,可以方便的搭建开发环境,实现外设采集信号比如ADC,移植DSP库,实现各种算法。本Demo实现了谐波分析,周期幅值相位分析,数字滤波,极大值检测等功能,是一个小的工具集,还可以继续扩展,设计了人机交互命令行,方便实用和测试,具备一定实用价值。


———————End——————




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