STM32单片机芯片与内部113 DSP-功能函数、控制函数、复数运算、矩阵运算、辅助运算

arm_q7_to_float	函数用于定点数 Q7 转浮点数
arm_q7_to_q31	函数用于定点 Q7 转定点数 Q31
arm_q7_to_q15	函数用于定点数 Q7 转定点数 Q15
arm_q15_to_float	函数用于定点数 Q15 转浮点数
arm_q15_to_q31	函数用于定点 Q15 转定点数 Q31
arm_q15_to_q7	函数用于定点数 Q15 转定点数 Q7
arm_q31_to_float	函数用于定点数 Q31 转浮点数
arm_q31_to_q15	函数用于定点 Q31 转定点数 Q15
arm_q31_to_q7	函数用于定点数 Q31 转定点数 Q7

2、浮点数转换（Float to Fix）

实现浮点数与定点数的转换，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

浮点与定点转换则为(q31_t或q15_t或q7_t) pSrc[n] *（128或32767或2147483648）;

arm_float_to_q7	函数用于浮点数转定点数 Q7
arm_float_to_q15	函数用于浮点数转定点数 Q15
arm_float_to_q31	函数用于浮点数转定点数 Q31

3、数据拷贝（copy）

这部分函数用于数据拷贝，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

pDst[n] = pSrc[n]; 0 <= n < blockSize

arm_copy_f32	用于 32 位浮点数的数据拷贝
arm_copy_q31	用于 32 位定点数的数据拷贝
arm_copy_q15	用于 16 位定点数的数据拷贝
arm_copy_q7	用于 8 位定点数的数据拷贝

4、数据填充（Fill）

这部分函数用于数据填充，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

pDst[n] = value; 0 <= n < blockSize

arm_fill_f32	用于 32 位浮点数的数据填充
arm_fill_q31	用于 32 位定点数的数据填充
arm_fill_q15	用于 16 位定点数的数据填充
arm_fill_q7	用于 8 位定点数的数据填充

二、DSP 控制函数-更好用的 SIN， COS 计算

使用表查找法和线性插值方式来计算正弦和余弦值。

arm_sin_cos_f32	计算余弦值与正弦值的 32 位浮点数
arm_sin_cos_q31	计算余弦值与正弦值的 32 位定点数

三、DSP 复数运算-共轭，点乘，求模，模平方，乘法和复数乘实数

1、复数共轭运算（ComplexConj）

这部分函数用于复数共轭运算，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

for(n=0; n<numSamples; n++)

{

pDst[(2*n)+0)] = pSrc[(2*n)+0]; // 实部

pDst[(2*n)+1)] = -pSrc[(2*n)+1]; // 虚部

}

用代数式来表示a+bi的共轭就是a-bi。

arm_cmplx_conj_f32	用于 32 位浮点数的复数共轭求解
arm_cmplx_conj_q31	用于 32 位定点数的复数共轭求解
arm_cmplx_conj_q15	用于 16 位定点数的复数共轭求解

2、复数点乘（ComplexDotProduct）

这部分函数用于复数共轭运算，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

realResult = 0; imagResult = 0;

for (n = 0; n < numSamples; n++) {

realResult += pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+0] - pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+1]; //实部

imagResult += pSrcA[(2*n)+0] * pSrcB[(2*n)+1] + pSrcA[(2*n)+1] * pSrcB[(2*n)+0]; //虚部

}

用代数式来表示复数乘法就是： (a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i

arm_cmplx_dot_prod_f32	用于 32 位浮点数的复数点乘
arm_cmplx_dot_prod_q31	用于 32 位定点数的复数点乘
arm_cmplx_dot_prod_q15	用于 16 位定点数的复数点乘

3、复数求模 ComplexMag

这部分函数用于复数求模，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

for (n = 0; n < numSamples; n++) {

pDst[n] = sqrt(pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2);

}

用代数式来表示复数乘法就是： |a+bi|=√𝑎2 + 𝑏2 。

arm_cmplx_mag_f32	用于 32 位浮点数的复数求模
arm_cmplx_mag_q31	用于 32 位定点数的复数求模
arm_cmplx_mag_q15	用于 16 位定点数的复数求模

4、复数模平方（ComplexMagSquared）

这部分函数用于复数求模平方，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

for(n=0; n<numSamples; n++)

{ pDst[n] = pSrc[(2*n)+0]^2 + pSrc[(2*n)+1]^2; }

用代数式来表示模平方： |a+bi|^2 = a2 + b2

arm_cmplx_mag_squared_f32	用于 32 位浮点数的复数求模平方
arm_cmplx_mag_squared_q31	用于 32 位定点数的复数求模平方
arm_cmplx_mag_squared_q15	用于 16 位定点数的复数求模平方

5、复数乘法（ComplexMultComplex）

这部分函数用于复数乘复数，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

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];

}

用代数式来表示复数乘法：（a+bi） *（c+di） =（ac -bd） +（ad+bc） i

arm_cmplx_mult_cmplx_f32	用于 32 位浮点数的复数乘复数
arm_cmplx_mult_cmplx_q31	用于 32 位定点数的复数乘复数
arm_cmplx_mult_cmplx_q15	用于 16 位定点数的复数乘复数

6、复数乘实数（ComplexMultReal）

这部分函数用于复数乘实数，公式描述如下，其中可选数据长度的大小，即支持变量与数组的运算。

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];

}

用代数式来表示复数乘法： a*（c+di） =ac+adi。

arm_cmplx_mult_real_f32	用于 32 位浮点数的复数乘32 位浮点数的实数
arm_cmplx_mult_real_q31	用于 32 位定点数的复数乘32 位定点数的实数
arm_cmplx_mult_real_q15	用于 16 位定点数的复数乘16 位定点数的实数

四、DSP 矩阵运算-加法，减法，放缩，乘法和转置矩阵

1、矩阵的初始化

用于矩阵结构体成员的初始化，浮点格式矩阵结构体定义如下：

typedef struct
{
    uint16_t numRows; // 矩阵行数.
    uint16_t numCols; // 矩阵列数
    float32_t *pData; // 矩阵地址
} arm_matrix_instance_f32

定点数Q31格式矩阵结构体定义如下：

typedef struct
{
    uint16_t numRows; // 矩阵行数.
    uint16_t numCols; // 矩阵列数
    q31_t *pData; // 矩阵地址
} arm_matrix_instance_f32

定点数Q15格式矩阵结构体定义如下：

typedef struct
{
    uint16_t numRows; // 矩阵行数.
    uint16_t numCols; // 矩阵列数
    q15_t *pData; // 矩阵地址
} arm_matrix_instance_f32

2、矩阵数据的赋值

以数组赋给结构体。

arm_mat_init_f32	用于 32 位浮点数的矩阵数据初始化
arm_mat_init_q31	用于 32 位定点数的矩阵数据初始化
arm_mat_init_q15	用于 16 位定点数的矩阵数据初始化

3、矩阵加法（MatAdd）

arm_mat_add_f32	用于 32 位浮点数的矩阵数据的加法
arm_mat_add_q31	用于 32 位定点数的矩阵数据的加法
arm_mat_add_q15	用于 16 位定点数的矩阵数据的加法

4、矩阵减法（MatSub）

arm_mat_sub_f32	用于 32 位浮点数的矩阵数据的减法
arm_mat_sub_q31	用于 32 位定点数的矩阵数据的减法
arm_mat_sub_q15	用于 16 位定点数的矩阵数据的减法

5、矩阵放缩（MatScale）

arm_mat_scale_f32	用于 32 位浮点数的矩阵数据的放缩
arm_mat_scale_q31	用于 32 位定点数的矩阵数据的放缩
arm_mat_scale_q15	用于 16 位定点数的矩阵数据的放缩

6、矩阵乘法（MatMult）

arm_mat_mult_f32	用于 32 位浮点数的矩阵乘法
arm_mat_mult_q31	用于 32 位定点数的矩阵乘法
arm_mat_mult_q15	用于 16 位定点数的矩阵乘法

7、转置矩阵（MatTrans）

arm_mat_trans_f32	用于 32 位浮点数的矩阵转置
arm_mat_trans_q31	用于 32 位定点数的矩阵转置
arm_mat_trans_q15	用于 16 位定点数的矩阵转置

五、辅助函数

float arm_snr_f32(float *pRef, float *pTest, uint32_t buffSize)
uint32_t arm_compare_fixed_q31(q31_t *pIn, q31_t * pOut, uint32_t numSamples)
uint32_t arm_compare_fixed_q15(q15_t *pIn, q15_t *pOut, uint32_t numSamples)
void arm_provide_guard_bits_q31 (q31_t * input_buf, uint32_t blockSize,uint32_t guard_bits)
void arm_provide_guard_bits_q15 (q15_t * input_buf, uint32_t blockSize, uint32_t guard_bits)
void arm_provide_guard_bits_q7 (q7_t * input_buf, uint32_t blockSize, uint32_t guard_bits)
uint32_t arm_calc_guard_bits (uint32_t num_adds)
void arm_apply_guard_bits (float32_t *pIn, uint32_t numSamples, uint32_t guard_bits)
uint32_t arm_calc_2pow(uint32_t numShifts)
void arm_clip_f32 (float *pIn, uint32_t numSamples)
void arm_float_to_q12_20(float *pIn, q31_t * pOut, uint32_t numSamples)
void arm_float_to_q14 (float *pIn, q15_t *pOut, uint32_t numSamples)
void arm_float_to_q28 (float *pIn, q31_t *pOut, uint32_t numSamples)
void arm_float_to_q29 (float *pIn, q31_t *pOut, uint32_t numSamples)
void arm_float_to_q30 (float *pIn, q31_t * pOut, uint32_t numSamples)