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七、重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出

以上實(shí)現(xiàn)了串口驅(qū)動(dòng)，我們現(xiàn)在來實(shí)現(xiàn)串口重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出以方便后面的調(diào)試，處于資源和效率考慮，我們這里移植小型的xprintf而不是使用printf。添加xprintf.c xprintf.h到工程src下xprintf.h中使能以下宏

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#define XF_USE_OUTPUT        1        /* 1: Enable output functions */
#define        XF_CRLF                        1        /* 1: Convert 
 ==> 
 in the output char */
#define        XF_USE_DUMP                1        /* 1: Enable put_dump function */
#define        XF_USE_LLI                1        /* 1: Enable long long integer in size prefix ll */
#define        XF_USE_FP                1        /* 1: Enable support for floating point in type e and f */
#define XF_DPC                        '.'        /* Decimal separator for floating point */
#define XF_USE_INPUT        1        /* 1: Enable input functions */
#define        XF_INPUT_ECHO        1        /* 1: Echo back input chars in xgets function */

hal_entry.c中

#include "xprintf.h"

設(shè)置收發(fā)接口

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void xprintf_output(int ch)
{
        uint8_t val = (uint8_t)ch;
        drv_uart_write(&val,1);
}




int xprintf_input(void)
{
        uint8_t val;
        while(drv_uart_read(&val,1) <= 0);
        return (int)val;
}




          xdev_out(xprintf_output);
          xdev_in(xprintf_input);

測(cè)試

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

                     xprintf("%d
", 1234);             /* "1234" */
                        xprintf("%6d,%3d%%
", -200, 5);   /* "  -200,  5%" */
                        xprintf("%-6u
", 100);            /* "100   " */
                        xprintf("%ld
", 12345678);        /* "12345678" */
                        xprintf("%llu
", 0x100000000);    /* "4294967296"    */
                        xprintf("%lld
", -1LL);           /* "-1"            */
                        xprintf("%04x
", 0xA3);           /* "00a3" */
                        xprintf("%08lX
", 0x123ABC);      /* "00123ABC" */
                        xprintf("%016b
", 0x550F);        /* "0101010100001111" */
                        xprintf("%*d
", 6, 100);          /* "   100" */
                        xprintf("%s
", "abcdefg");        /* "abcdefg" */
                        xprintf("%5s
", "abc");           /* "  abc" */
                        xprintf("%-5s
", "abc");          /* "abc  " */
                        xprintf("%.5s
", "abcdefg");      /* "abcde" */
                        xprintf("%-5.2s
", "abcdefg");    /* "ab   " */
                        xprintf("%c
", 'a');              /* "a" */
                        xprintf("%12f
", 10.0);           /* "   10.000000"  */
                        xprintf("%.4E
", 123.45678);      /* "1.2346E+02"    */
                        for(;;)
                        {
                                char buffer[64];
                                char* p = buffer;
                                long a;
                                long b;
                                long c;
                                xprintf("please input int a and int b
");
                                xgets(buffer,sizeof(buffer));
                                xatoi(&p,&a);
                                xatoi(&p,&b);
                                c = a + b;
                                xprintf("%d + %d = %d
",a,b,c);
                        }

輸入1空格2回車打印1 + 2 = 3

八、命令行實(shí)現(xiàn)

以上實(shí)現(xiàn)了串口重定向，我們現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)簡單的命令行，以便后面進(jìn)行交互操作。設(shè)計(jì)思想是，定義命令字符串和實(shí)現(xiàn)函數(shù)的對(duì)應(yīng)表，標(biāo)準(zhǔn)輸入讀一行，搜索對(duì)應(yīng)表和字符串匹配，匹配則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的函數(shù)。

實(shí)現(xiàn)代碼見shell.c shell.h shell_func.c shell_func.h測(cè)試輸入help回車打印如下：

九.ADC采集音頻

使用如下麥克風(fēng)采集模塊ADC采集信號(hào)。

參考電壓為3.3V

配置ADC配置P001為ADC的CH1

添加相關(guān)代碼

配置屬性

生成工程 ? 添加adc.c和adc.h代碼測(cè)試

#include"adc.h"

初始化

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

adc_init();
staticuint16_tadcbuffer[1024]={0};

循環(huán)調(diào)用

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

adc_read(adcbuffer, 1024);
for(uint32_ti=0;i<1024;?i++)??
???????????{???????????xprintf("/*%d*/
",adcbuffer);??
???????????}

也可以添加命令行采集Shell_func.h中

void ADCFun(void* param);

Shell_func.c中

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

#include "adc.h"
  { (const uint8_t*)"adc",         ADCFun,         "adc"},                    /*ADC采集*/

十、ADC可視化(虛擬示波器)

通過串口將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC，PC端使用可視化上位機(jī)進(jìn)行可視化，即實(shí)現(xiàn)了虛擬示波器的應(yīng)用。

十一、DSP 算法庫

添加DSP算法庫使用的是CMSIS-DSP的算法庫

添加的代碼如下

十二、FFT諧波分析(電能質(zhì)量分析)

12.1FFT算法

我們可以使用fft算法對(duì)原始數(shù)據(jù)盡心分析，得到諧波，直流量，相位，頻率，幅值等信息，以進(jìn)行電能質(zhì)量分析，噪聲分析等各種應(yīng)用。

12.2添加命令行

添加命令行參數(shù)Shell_func.h中

void FftFun(void* param);

Shell_func.c中

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

#include "fft.h"
{(constuint8_t*)"ft",FftFun,"fft"},/*fft分析*/


void FftFun(void* param)
{
        int num;
        if(1 == sscanf(param,"%*s %d",&num))
  {
                while(num--)
    {
                        fft_test();
                }
        }
}

12.3代碼

Fft.c fft.h見git

12.4測(cè)試

上位機(jī)輸入fft 10即進(jìn)行10次采樣分析效果如下

十三、噪聲檢測(cè)與分析

我們也可以將開發(fā)板打造為噪聲監(jiān)測(cè)分析儀，對(duì)于噪聲首先關(guān)心的就是其大小，我們可以實(shí)時(shí)采集聲音并通過算法檢測(cè)出極大值，最終換算成相對(duì)基準(zhǔn)功率的噪聲分貝值。同時(shí)也可以通過命令行控制何時(shí)進(jìn)行采樣分析，和其他功能是獨(dú)立的，可以單獨(dú)調(diào)用，集成在一起作為工具集供調(diào)用。當(dāng)然也可以進(jìn)行噪聲的諧波等分析，和前面的點(diǎn)那個(gè)質(zhì)量諧波分析等一樣。

13.1 極大值檢測(cè)算法
極大值檢測(cè)算法參見：

https://www.mdpi.com/1999-4893/5/4/588/htm

13.2 添加命令行

添加命令行參數(shù)Shell_func.h中

void MaxFun(void* param);

Shell_func.c中

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

#include "max.h"
  { (const uint8_t*)"max",         MaxFun,         "max"},                    /*極值檢測(cè)*/


void MaxFun(void* param)
{
        int num;
        if(1 == sscanf(param,"%*s %d",&num))
  {
                while(num--)
    {
                        max_test();
                }
        }
}

13.3 代碼

Max.c max.h詳見git

13.4 測(cè)試

上位機(jī)輸入max 10即進(jìn)行10次采樣分析可視化顯示如下,黃色線是極大值檢測(cè)結(jié)果，藍(lán)色線是原始數(shù)據(jù)。

十四、數(shù)字濾波器

14.1 IIR濾波器

DSP算法庫中提供了很多濾波算法，我們這里將IIR添加到我們的工具集中進(jìn)行演示。

14.2 添加命令行

添加命令行參數(shù)Shell_func.h中

voidIirFun(void*param);

Shell_func.c中

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

#include "iir.h"
  { (const uint8_t*)"iir",         IirFun,         "iir"},                    /*濾波分析*/




void IirFun(void* param)
{
        int num;
        if(1 == sscanf(param,"%*s %d",&num))
  {
                while(num--)
    {
                        iir_test();
                }
        }
}

14.3代碼

Iir.c iir.h詳見git

14.4測(cè)試

上位機(jī)輸入iir 10即進(jìn)行10次采樣分析可視化顯示如下,黃色線濾波結(jié)果，藍(lán)色線是原始數(shù)據(jù)。

十五、相位頻率幅值分析(頻率計(jì)等)

15.1相位分析

FFT計(jì)算結(jié)果，幅值最大的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)信號(hào)頻率，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)幅度。幅值最大的為out[m]=val;則信號(hào)頻率f0=（Fs/N)m ,信號(hào)幅值Vpp=val/（N/2）。N為FFT的點(diǎn)數(shù)，F(xiàn)s為采樣頻率。相位Pha=atan2(a, b)弧度制，其中ab是輸出虛數(shù)結(jié)果的實(shí)部和虛部。

15.2添加命令行

添加命令行參數(shù)Shell_func.h中

VoidFrqFun(void*param);

Shell_func.c中

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#include "frq.h"
  { (const uint8_t*)"frq",         FrqFun,         "frq"},                    /*相位分析*/




void FrqFun(void* param)
{
        int num;
        if(1 == sscanf(param,"%*s %d",&num))
  {
                while(num--)
    {
                        Frq_test();
                }
        }
}

15.3 代碼

Frq.c frq.h詳見git

15.4 測(cè)試

上位機(jī)輸入frq 10即進(jìn)行10次采樣分析

十六、總結(jié)

本開發(fā)板性能資源比較豐富,特別適合開發(fā)和驗(yàn)證等。本文基于該開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了信號(hào)處理前端，實(shí)現(xiàn)了虛擬示波器、噪聲分析儀、電能質(zhì)量分析儀、數(shù)字濾波器等功能的集合，并且可以方便的快速添加更多的應(yīng)用。可以基于CLI調(diào)用方便腳本化使用，可以使用上位機(jī)可視化，是一個(gè)瑞士軍刀類型的工具集。目前支持的CLI命令如下，可以快速擴(kuò)展更多應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅

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