stm32cubeMX 频率测量

目录

• 前言
• 硬件
• 软件
• 总结

前言

这个学期学习数字信号处理，需要制作一个音乐频谱分析仪，但是本人比较菜，所以只能复刻别人做好的。

原文使用的是stm32f103c8t6，我用的是stm32f103c6t6，两个大部分引脚是通用的。我将OLED换成了四针的IIC接口。

stm32f103c6t6是自己做的最小系统板，接了一个扩展版，把oled接口和ADC采集接口引到了右边。

所有硬件软件开源地址（点这里！！！）

硬件

电路使用LM358进行放大，采用电源5V直流供电。由于单片机的ADC不能采集到负值，所以我们把信号加上了1/2Vcc的直流偏置，50倍增益可调。

本来打算做成贴片，可测试信号放大很差，信号干扰特别强，学识有限，搞不明白为什么，最后就做成插件了。

软件

stm32f103c6t6最小系统板是自己画的，包含了RTC的外部低速时钟，如果下载中No target connected或者Internal command error的问题，需要按住复位键再下载，下载的时候再松开复位键。

oled引脚接口可以通过OLED.h修改

程序框架采用HAL库的形式建立，如果没学过可能有点蒙圈。使用的是PA0接口进行ADC采集。

代码中主要涉及到了GUI的移植：（利用类似如下函数画柱状图）

/****************************************************************************
* 名称：GUI_LineWith()
* 功能：画任意两点之间的直线，并且可设置线的宽度。
* 入口参数： x0		直线起点的x坐标值
*           y0		直线起点的y坐标值
*           x1      直线终点的x坐标值
*           y1      直线终点的y坐标值
*           with    线宽(0-50)
*           color	显示颜色
* 出口参数：无
* 说明：操作失败原因是指定地址超出有效范围。
****************************************************************************/
void  GUI_LineWith(uint32 x0, uint32 y0, uint32 x1, uint32 y1, uint8 with, TCOLOR color)
{  int32   dx;						// 直线x轴差值变量
   int32   dy;          			// 直线y轴差值变量
   int8    dx_sym;					// x轴增长方向，为-1时减值方向，为1时增值方向
   int8    dy_sym;					// y轴增长方向，为-1时减值方向，为1时增值方向
   int32   dx_x2;					// dx*2值变量，用于加快运算速度
   int32   dy_x2;					// dy*2值变量，用于加快运算速度
   int32   di;						// 决策变量
   
   int32   wx, wy;					// 线宽变量
   int32   draw_a, draw_b;
   
   /* 参数过滤 */
   if(with==0) return;
   if(with>50) with = 50;
   
   dx = x1-x0;						// 求取两点之间的差值
   dy = y1-y0;
   
   wx = with/2;
   wy = with-wx-1;
   
   /* 判断增长方向，或是否为水平线、垂直线、点 */
   if(dx>0)							// 判断x轴方向
   {  dx_sym = 1;					// dx>0，设置dx_sym=1
   }
   else
   {  if(dx<0)
      {  dx_sym = -1;				// dx<0，设置dx_sym=-1
      }
      else
      {  /* dx==0，画垂直线，或一点 */
         wx = x0-wx;
         if(wx<0) wx = 0;
         wy = x0+wy;
         
         while(1)
         {  x0 = wx;
            GUI_RLine(x0, y0, y1, color);
            if(wx>=wy) break;
            wx++;
         }
         
      	 return;
      }
   }
   
   if(dy>0)							// 判断y轴方向
   {  dy_sym = 1;					// dy>0，设置dy_sym=1
   }
   else
   {  if(dy<0)
      {  dy_sym = -1;				// dy<0，设置dy_sym=-1
      }
      else
      {  /* dy==0，画水平线，或一点 */
         wx = y0-wx;
         if(wx<0) wx = 0;
         wy = y0+wy;
         
         while(1)
         {  y0 = wx;
            GUI_HLine(x0, y0, x1, color);
            if(wx>=wy) break;
            wx++;
         }
      	 return;
      }
   }
    
   /* 将dx、dy取绝对值 */
   dx = dx_sym * dx;
   dy = dy_sym * dy;
 
   /* 计算2倍的dx及dy值 */
   dx_x2 = dx*2;
   dy_x2 = dy*2;
   
   /* 使用Bresenham法进行画直线 */
   if(dx>=dy)						// 对于dx>=dy，则使用x轴为基准
   {  di = dy_x2 - dx;
      while(x0!=x1)
      {  /* x轴向增长，则宽度在y方向，即画垂直线 */
         draw_a = y0-wx;
         if(draw_a<0) draw_a = 0;
         draw_b = y0+wy;
         GUI_RLine(x0, draw_a, draw_b, color);
         
         x0 += dx_sym;				
         if(di<0)
         {  di += dy_x2;			// 计算出下一步的决策值
         }
         else
         {  di += dy_x2 - dx_x2;
            y0 += dy_sym;
         }
      }
      draw_a = y0-wx;
      if(draw_a<0) draw_a = 0;
      draw_b = y0+wy;
      GUI_RLine(x0, draw_a, draw_b, color);
   }
   else								// 对于dx<dy，则使用y轴为基准
   {  di = dx_x2 - dy;
      while(y0!=y1)
      {  /* y轴向增长，则宽度在x方向，即画水平线 */
         draw_a = x0-wx;
         if(draw_a<0) draw_a = 0;
         draw_b = x0+wy;
         GUI_HLine(draw_a, y0, draw_b, color);
         
         y0 += dy_sym;
         if(di<0)
         {  di += dx_x2;
         }
         else
         {  di += dx_x2 - dy_x2;
            x0 += dx_sym;
         }
      }
      draw_a = x0-wx;
      if(draw_a<0) draw_a = 0;
      draw_b = x0+wy;
      GUI_HLine(draw_a, y0, draw_b, color);
   } 
  
}
#endif

在ADC的采集中断里进行FFT计算

//ADC DMA传输中断
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	uint16_t i = 0;
	static uint16_t num = 0;	
//	printf("adc dma interrupt \r\n");
	HAL_ADC_Stop_DMA(&hadc1);		//完成一次测量 关闭DMA传输
	
	//填充数组
	for(i=0;i<NPT;i++)
		lBufInArray[i] = ((signed short)(adc_buf[i]-2048)) << 16;		//这里因为单片机的ADC只能测正的电压 所以需要前级加直流偏执
		/加入直流偏执后 软件上减去2048即一半 达到负半周期测量的目的
			
	cr4_fft_256_stm32(lBufOutArray, lBufInArray, NPT);//FFT变换
	GetPowerMag();			//取直流分量对应的AD值
	··········

软件也都开源在前言那里。

总结

感谢大佬的开源，让我能复刻出来，难点主要在软件，这是我头一次接触GUI移植，同时也发现GUI的强大。同时，我也发现FFT软件复现对我挺难的，只是利用现成的库，还需要加强理论学习。最后就是贴片的信号放大不明白为什么。不知道是芯片选型的问题还是电路的问题。