【安富莱DSP教程】第18章 ComplexMathFunctions的使用（二）

席萌0209

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第18章 ComplexMathFunctions的使用（二）

    本期教程主要讲解复数运算中的模平方，复数乘法和复数乘实数的求解。
    18.1 复数模平方 ComplexMagSquared
    18.2 复数乘法 ComplexMultComplex
    18.3 复数乘实数 ComplexMultComplex
    18.4 总结

18.1 复数模平方 ComplexMagSquared

18.1.1 arm_cmplx_mag_squared_f32

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
            pDst[n] = pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2;        
     }
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mag_squared_f32(float32_t * pSrc, float32_t * pDst, uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        
    [out]  *pDst points to the real output vector        
    [in]  numSamples number of complex samples in the input vector  
注意事项：
    1. 数组pSrc和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.1.2 arm_cmplx_mag_squared_q31

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
            pDst[n] = pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2;        
     }
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mag_squared_q31(q31_t * pSrc, q31_t * pDst, uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        
    [out]  *pDst points to the real output vector        
    [in]  numSamples number of complex samples in the input vector  
注意事项：
    1. 数组pSrc和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.1.3 arm_cmplx_mag_squared_q15

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
            pDst[n] = pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2;        
     }
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mag_squared_q15(q15_t * pSrc, q15_t * pDst, uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        
    [out]  *pDst points to the real output vector        
    [in]  numSamples number of complex samples in the input vector  
注意事项：
    1. 数组pSrc和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.1.4 实例讲解

实验目的：
   1. 学习ComplexMathFunctions中模平方的求解
实验内容：
    1. 按下按键K1, 串口打印函数DSP_MagSquared的输出结果
实验现象：
    通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: DSP_MagSquared
4. *    功能说明: 复数模的平方
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void DSP_MagSquared(void)
10. {
11. uint8_t i;
12. float32_t pSrc[10] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f, 5.1f};
13. float32_t pDst[10];
14. q31_t pSrc1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
15.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
16. q31_t pDst1[10];
18. q15_t pSrc2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
19. q15_t pDst2[10];
20. /***浮点数模平方*******************************************************************************/
21. arm_cmplx_mag_squared_f32(pSrc, pDst, 5);
22. for(i = 0; i < 5; i++)
23. {
24. printf("pDst[%d] = %f\r\n", i, pDst[i]);
25. }
26. /***定点数模平方Q31*******************************************************************************/
27. arm_cmplx_mag_squared_q31(pSrc1, pDst1, 5);
28. for(i = 0; i < 5; i++)
29. {
30. printf("pDst1[%d] = %d\r\n", i, pDst1[i]);
31. }
32. /***定点数模平方Q15*******************************************************************************/
33. arm_cmplx_mag_squared_q15(pSrc2, pDst2, 5);
34. for(i = 0; i < 5; i++)
35. {
36. printf("pDst2[%d] = %d\r\n", i, pDst2[i]);
37. }
38. }

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18.2 复数乘法 ComplexMultComplex

18.2.1 arm_cmplx_mult_cmplx_f32

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
            pDst[(2*n)+0] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+0] - pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+1];        
            pDst[(2*n)+1] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+1] + pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+0];        
    }  
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mult_cmplx_f32(
      float32_t * pSrcA,
        float32_t * pSrcB,
        float32_t * pDst,
        uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrcA   points to the first input vector        
    [in]  *pSrcB   points to the second input vector        
    [out]  *pDst   points to the output vector        
    [in]  numSamples number of complex samples in each vector   
注意事项：
    1. 数组pSrcA, pSrcB和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.2.2 arm_ cmplx_mult_cmplx_q31

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
            pDst[(2*n)+0] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+0] - pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+1];        
            pDst[(2*n)+1] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+1] + pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+0];        
    }
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mult_cmplx_q31(
        q31_t * pSrcA,
        q31_t * pSrcB,
        q31_t * pDst,
        uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        
    [out]  *pDst points to the real output vector        
    [in]  numSamples number of complex samples in the input vector  
注意事项：
    1. 数组pSrcA, pSrcB和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.2.3 arm_cmplx_mult_cmplx_q15

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
            pDst[(2*n)+0] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+0] - pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+1];        
            pDst[(2*n)+1] = pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+1] + pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+0];        
    }
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mult_cmplx_q15(
        q15_t * pSrcA,
       q15_t * pSrcB,
       q15_t * pDst,
        uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrc   points to the complex input vector        
    [out]  *pDst points to the real output vector        
    [in]  numSamples number of complex samples in the input vector  
注意事项：
    1. 数组pSrcA, pSrcB和pDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.2.4 实例讲解

实验目的：
    1. 学习ComplexMathFunctions中复数乘法的求解
实验内容：
    1. 按下按键K2, 串口打印函数DSP_CmplxMult的输出结果
实验现象：
    通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: DSP_CmplxMult
4. *    功能说明: 复数乘法
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void DSP_CmplxMult(void)
10. {
11. uint8_t i;
12. float32_t pSrcA[10] = {1.1f, 1.2f, 2.1f, 2.2f, 3.1f, 3.2f, 4.1f, 4.2f, 5.1f, 5.2f};
13. float32_t pSrcB[10] = {1.2f, 1.2f, 2.2f, 2.2f, 3.2f, 3.2f, 4.2f, 4.2f, 5.2f, 5.2f};
14. float32_t pDst[10];
15. q31_t pSrcA1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
16.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
17. q31_t pSrcB1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
18.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
19. q31_t pDst1[10];
20. q15_t pSrcA2[10] = {5000, 10000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
21. q15_t pSrcB2[10] = {6000, 11000, 15000, 20000, 25000,  5000, 10000, 15000, 20000, 25000};
22. q15_t pDst2[10];
23. /***浮点数乘法*******************************************************************************/
24. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcA, pSrcB, pDst, 5);
25. for(i = 0; i < 5; i++)
26. {
27. printf("pDst[%d] = %f %fjrn", i, pDst[2*i], pDst[2*i+1]);
28. }
29. /***定点数乘法Q31*******************************************************************************/
30. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcA1, pSrcB1, pDst1, 5);
31. for(i = 0; i < 5; i++)
32. {
33. printf("pDst1[%d] = %d %djrn", i, pDst1[2*i], pDst1[2*i+1]);
34. }
35. /***定点数乘法Q15*******************************************************************************/
36. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcA2, pSrcB2, pDst2, 5);
37. for(i = 0; i < 5; i++)
38. {
39. printf("pDst1[%d] = %d %djrn", i, pDst2[2*i], pDst2[2*i+1]);
40. }
41. }

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18.3 复数乘实数 ComplexMultComplex

18.3.1 arm_cmplx_mult_cmplx_f32

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
           pCmplxDst[(2*n)+0] = pSrcCmplx[(2*n)+0] * pSrcReal[n];        
           pCmplxDst[(2*n)+1] = pSrcCmplx[(2*n)+1] * pSrcReal[n];        
     }    
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mult_real_f32(
        float32_t * pSrcCmplx,
        float32_t * pSrcReal,
        float32_t * pCmplxDst,
        uint32_t numSamples)
参数定义：
     [in]  *pSrcCmplx   points to the complex input vector        
     [in]  *pSrcReal     points to the real input vector        
     [out]  *pCmplxDst points to the complex output vector        
     [in]  numSamples number of samples in each vector
注意事项：
    1. 数组pSrcCmplx, pCmplxDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.3.2 arm_ cmplx_mult_cmplx_q31

公式描述：
    for(n=0; n<numSamples; n++) {        
           pCmplxDst[(2*n)+0] = pSrcCmplx[(2*n)+0] * pSrcReal[n];        
           pCmplxDst[(2*n)+1] = pSrcCmplx[(2*n)+1] * pSrcReal[n];        
     }
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mult_real_q31(
        q31_t * pSrcCmplx,
        q31_t * pSrcReal,
        q31_t * pCmplxDst,
        uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrcCmplx   points to the complex input vector        
    [in]  *pSrcReal     points to the real input vector        
    [out]  *pCmplxDst points to the complex output vector        
    [in]  numSamples number of samples in each vector
注意事项：
    1. 数组pSrcCmplx, pCmplxDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.3.3 arm_cmplx_mult_cmplx_q15

公式描述：
     for(n=0; n<numSamples; n++) {        
           pCmplxDst[(2*n)+0] = pSrcCmplx[(2*n)+0] * pSrcReal[n];        
           pCmplxDst[(2*n)+1] = pSrcCmplx[(2*n)+1] * pSrcReal[n];        
     }
函数定义如下：
    void arm_cmplx_mult_real_q15(
        q15_t * pSrcCmplx,
        q15_t * pSrcReal,
        q15_t * pCmplxDst,
        uint32_t numSamples)
参数定义：
    [in]  *pSrcCmplx   points to the complex input vector        
    [in]  *pSrcReal     points to the real input vector        
    [out]  *pCmplxDst points to the complex output vector        
    [in]  numSamples number of samples in each vector
注意事项：
    1. 数组pSrcCmplx, pCmplxDst中存储的数据格式是（实部，虚部，实部，虚部……………）

18.3.4 实例讲解

实验目的：
    1. 学习ComplexMathFunctions中复数乘法的求解
实验内容：
    1. 按下按键K3, 串口打印函数DSP_CmplxMultReal的输出结果
实验现象：
    通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: DSP_CmplxMultReal
4. *    功能说明: 复数乘实数
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void DSP_CmplxMultReal(void)
10. {
11. uint8_t i;
12. float32_t pSrcCmplx[10] = {1.1f, 1.2f, 2.1f, 2.2f, 3.1f, 3.2f, 4.1f, 4.2f, 5.1f, 5.2f};
13. float32_t pSrcReal[5] = {1.2f, 1.2f, 2.2f, 2.2f, 3.2f};
14. float32_t pCmplxDst[10];
15. q31_t pSrcCmplx1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456, 3*268435456,
16.                     4*268435456, 4*268435456, 5*268435456, 5*268435456};
17. q31_t pSrcReal1[10] = {1*268435456, 1*268435456, 2*268435456, 2*268435456, 3*268435456};
18. q31_t pCmplxDst1[10];
19. q15_t pSrcCmplx2[10] = {14000, 16000, 20000, 20000, 30000, 31000, 12000, 13000, 14000, 25000};
20. q15_t pSrcReal2[10] =  {15000, 17000, 20000, 20000, 30000};
21. q15_t pCmplxDst2[10];
22. /***浮点数*******************************************************************************/
23. arm_cmplx_mult_cmplx_f32(pSrcCmplx, pSrcReal, pCmplxDst, 5);
24. for(i = 0; i < 5; i++)
25. {
26. printf("pCmplxDst[%d] = %f %fjrn", i, pCmplxDst[2*i], pCmplxDst[2*i+1]);
27. }
28. /***定点数Q31*******************************************************************************/
29. arm_cmplx_mult_cmplx_q31(pSrcCmplx1, pSrcReal1, pCmplxDst1, 5);
30. for(i = 0; i < 5; i++)
31. {
32. printf("pCmplxDst1[%d] = %d %djrn", i, pCmplxDst1[2*i], pCmplxDst1[2*i+1]);
33. }
34. /***定点数Q15*******************************************************************************/
35. arm_cmplx_mult_cmplx_q15(pSrcCmplx2, pSrcReal2, pCmplxDst2, 5);
36. for(i = 0; i < 5; i++)
37. {
38. printf("pCmplxDst2[%d] = %d %djrn", i, pCmplxDst2[2*i], pCmplxDst2[2*i+1]);
39. }
40. }

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18.4 总结

    本期教程就跟大家讲这么多，有兴趣的可以深入研究下算法的具体实现。