ch32v307频谱分析

### CH32V307 单片机频谱分析实现方法

#### 使用快速傅里叶变换 (FFT) 进行频谱分析

为了在 CH32V307 上实现频谱分析，可以采用快速傅里叶变换（FFT）算法。由于 CH32 系列单片机的库函数与 STM32 的标准库非常相似[^3]，因此可以从 STM32 的 FFT 实现中借鉴经验。

#### 项目配置

首先，在 Keil 或其他 IDE 中创建一个新的工程文件，并导入必要的头文件和库文件。确保已经安装并配置好 CMSIS-DSP 库，以便能够调用 FFT 函数。

#include "ch32v003.h"
#include "cmsis_dsp_fft.h"

// 定义采样率和其他参数
#define SAMPLE_RATE     8000      // Hz
#define BUFFER_SIZE     1024       // 缓冲区大小

#### 源码实现

下面是一个简单的 C 语言程序框架来完成数据采集、处理以及显示：

float inputBuffer[BUFFER_SIZE];        // 输入缓冲器用于存储ADC读取的数据
float outputBuffer[BUFFER_SIZE / 2 + 1];// 输出缓冲器保存计算后的幅度值
arm_rfft_instance_f32 rfftInstance;   // RFFT实例化对象

void Init_FFT(void){
    arm_rfft_init_f32(&rfftInstance, BUFFER_SIZE, 0, 1);
}

void Perform_FFT(void){
    /* 将实数序列转换成复数形式 */
    float complexInput[BUFFER_SIZE];
    
    for(int i=0;i<BUFFER_SIZE/2;i++){
        complexInput[i*2]=inputBuffer[i];
        complexInput[i*2+1]=0;
    }
    
    // 执行RFFT运算
    arm_rfft_fast_f32(&rfftInstance,complexInput,outputBuffer,BUFFER_SIZE);

    // 计算模值
    for(uint16_t k = 0 ;k<(BUFFER_SIZE>>1)+1;k++)
    {
        outputBuffer[k]=(sqrt(outputBuffer[(k<<1)] *outputBuffer[(k<<1)]+
                              outputBuffer[((k<<1)+1)]*outputBuffer[((k<<1)+1)])/(SAMPLE_RATE/BUFFER_SIZE));
    }   
}

这段代码初始化了一个浮点型的实时快速傅立叶变换(RFFT)，并通过 `Perform_FFT` 函数执行实际的 FFT 处理过程。注意这里的输入数组被假设为来自 ADC 的时间域样本；而输出则是频率域内的幅值表示。

#### 注意事项

当使用上述代码时需要注意以下几点：
- **硬件资源分配**：确认所使用的 GPIO 口是否已正确定义并与物理连接匹配。
- **内存管理**：考虑到嵌入式系统的有限 RAM 资源，合理规划变量占用的空间非常重要。
- **精度控制**：如果应用环境允许的话，考虑使用定点数代替浮点数以节省处理器性能开销。