【安富莱——DSP教程】第11章 StatisticsMathFunctions的使用(一)

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第11章 StatisticsMathFunctions的使用(一)

本期教程主要讲解统计函数中的最大值，最小值，平均值和功率的计算。

11.1 最大值Maximum

11.2 最小值Minimum

11.3 平均值Mean

11.4 功率Power

11.5 总结

硬汉Eric2013 · 2015-6-8 17:31:51

11.1 最大值Maximum

这部分函数用于计算数组中的最大值，并返回数组中的最大值和最大值在数组中的位置。

11.1.1 arm_max_f32

此函数的使用比较简单，函数定义如下：

void arm_max_f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t* pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.1.2 arm_max_q31

函数定义如下：

voidarm_max_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult, uint32_t *pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.1.3 arm_max_q15

函数定义如下：

voidarm_max_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult, uint32_t *pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.1.4 arm_max_q7

函数定义如下：

voidarm_max_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.1.5 实例讲解

实验目的：

1. 学习FastMathFunctions中最大值的求解

实验内容：

1. 按下按键K1, 串口打印函数DSP_Max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：

/*

*********************************************************************************************************

* 函数名: DSP_Max

* 功能说明: 求最大值

* 形参：无

* 返回值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void DSP_Max(void)

{

   float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};

                                                                                                   (1)

   float32_t pResult;

   uint32_t pIndex;

   q31_t pSrc1[10];

   q31_t pResult1;

   q15_t pSrc2[10];

   q15_t pResult2;

   q7_t pSrc3[10];

   q7_t pResult3;

   arm_max_f32(pSrc, 10, &pResult, &pIndex);

   printf("arm_max_f32 : pResult = %f  pIndex = %drn", pResult, pIndex);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc1[pIndex] = rand();                                                                (2)

   }

   arm_max_q31(pSrc1, 10, &pResult1, &pIndex);

   printf("arm_max_q31 : pResult = %d  pIndex = %drn", pResult1, pIndex);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc2[pIndex] = rand()%32768;                                                          (3)

   }

   arm_max_q15(pSrc2, 10, &pResult2, &pIndex);

   printf("arm_max_q15 : pResult = %d  pIndex = %drn", pResult2, pIndex);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc3[pIndex] = rand()%128;                                                             (4)

   }

   arm_max_q7(pSrc3, 10, &pResult3, &pIndex);

   printf("arm_max_q7 : pResult = %d  pIndex = %drn", pResult3, pIndex);

   printf("******************************************************************rn");

}
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1. 这里10个浮点随机数是通过matlab生成的，生成方法很简单，在命令窗口输入命令：

rand(1, 10) %1行10列

获取结果如下：

如果想获取整形随机数，可以使用函数：

randi(32768, 1,10) %生成的随机数不超过32768， 1行10列。

2. 使用stdlib.h中的rand生成伪随机数。

3. 通过对32768求余获得可以用于函数arm_max_q15的数据。

4. 通过对128求余获得可以用于函数arm_max_q7的数据。

硬汉Eric2013 · 2015-6-8 17:34:27

11.2 最小值Minimum

这部分函数用于计算数组中的最小值，并返回数组中的最小值和最小值在数组中的位置。

11.2.1 arm_min_f32

此函数的使用比较简单，函数定义如下：

void arm_min _f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.2.2 arm_ min _q31

函数定义如下：

void arm_ min _q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult, uint32_t* pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.2.3 arm_ min _q15

函数定义如下：

void arm_ min _q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult, uint32_t* pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.2.4 arm_ min _q7

函数定义如下：

void arm_ min _q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult, uint32_t* pIndex)

参数定义：

[in] *pSrc points to the inputvector

[in] blockSize length of the inputvector

[out] *pResult maximum value returned here

[out] *pIndex index of maximum value returned here

11.2.5 实例讲解

实验目的：

1. 学习FastMathFunctions中最小值的求解

实验内容：

1. 按下按键K2, 串口打印函数DSP_Min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：

/*

*********************************************************************************************************

* 函数名: DSP_Min

* 功能说明: 求最小值

* 形参：无

* 返回值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void DSP_Min(void)                                                                            (1)

{

   float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};

   float32_t pResult;

   uint32_t pIndex;

   q31_t pSrc1[10];

   q31_t pResult1;

   q15_t pSrc2[10];

   q15_t pResult2;

   q7_t pSrc3[10];

   q7_t pResult3;

   arm_min_f32(pSrc, 10, &pResult, &pIndex);

   printf("arm_min_f32 : pResult = %f  pIndex = %drn", pResult, pIndex);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc1[pIndex] = rand();

   }

   arm_min_q31(pSrc1, 10, &pResult1, &pIndex);

   printf("arm_min_q31 : pResult = %d  pIndex = %drn", pResult1, pIndex);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc2[pIndex] = rand()%32768;

   }

   arm_min_q15(pSrc2, 10, &pResult2, &pIndex);

   printf("arm_min_q15 : pResult = %d  pIndex = %drn", pResult2, pIndex);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc3[pIndex] = rand()%128;

   }

   arm_min_q7(pSrc3, 10, &pResult3, &pIndex);

   printf("arm_min_q7 : pResult = %d  pIndex = %drn", pResult3, pIndex);

   printf("******************************************************************rn");

}
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1. 这里求最小值跟上面求最大值基本是一样的。

硬汉Eric2013 · 2015-6-8 17:36:54

11.3 平均值Mean

这部分函数用于计算数组的平均值。公式描述如下：

Result =(pSrc[0] + pSrc[1] + pSrc[2] + ... + pSrc[blockSize-1]) / blockSize;

11.3.1 arm_mean_f32

此函数的使用比较简单，函数定义如下：

voidarm_mean_f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult)

参数定义：

[in]*pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult mean value returned here

11.3.2 arm_ mean _q31

函数定义如下：

voidarm_mean_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult)

参数定义：

[in]*pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult mean value returned here

注意事项：

求平均前的数据之和是赋值给了64位累加器，然后再求平均。

11.3.3 arm_ mean _q15

函数定义如下：

voidarm_mean_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult)

参数定义：

[in]*pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult mean value returned here

注意事项：

求平均前的数据之和是赋值给了32位累加器，然后再求平均。

11.3.4 arm_ mean _q7

函数定义如下：

voidarm_mean_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult)

参数定义：

[in]*pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult mean value returned here

注意事项：

求平均前的数据之和是赋值给了32位累加器，然后再求平均。

11.3.5 实例讲解

实验目的：

1. 学习FastMathFunctions中平均值的求解

实验内容：

1. 按下按键K3, 串口打印函数DSP_Mean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：

/*

*********************************************************************************************************

* 函数名: DSP_Mean

* 功能说明: 求平均

* 形参：无

* 返回值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void DSP_Mean(void)

{

   float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};

   float32_t pResult;

   uint32_t pIndex;

   q31_t pSrc1[10];

   q31_t pResult1;

   q15_t pSrc2[10];

   q15_t pResult2;

   q7_t pSrc3[10];

   q7_t pResult3;

   arm_mean_f32(pSrc, 10, &pResult);

   printf("arm_mean_f32 : pResult = %frn", pResult);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc1[pIndex] = rand();

   }

   arm_mean_q31(pSrc1, 10, &pResult1);

   printf("arm_mean_q31 : pResult = %drn", pResult1);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc2[pIndex] = rand()%32768;

   }

   arm_mean_q15(pSrc2, 10, &pResult2);

   printf("arm_mean_q15 : pResult = %drn", pResult2);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc3[pIndex] = rand()%128;

   }

   arm_mean_q7(pSrc3, 10, &pResult3);

   printf("arm_mean_q7 : pResult = %drn", pResult3);

   printf("******************************************************************rn");

}
复制代码

硬汉Eric2013 · 2015-6-8 17:39:27

11.4 功率Power

这部分函数用于计算数组的功率。公式描述如下：

Result =pSrc[0] * pSrc[0] + pSrc[1] * pSrc[1] + pSrc[2] * pSrc[2] + ... +pSrc[blockSize-1] * pSrc[blockSize-1];

11.4.1 arm_power_f32

函数定义如下：

void arm_power_f32(float32_t* pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult)

参数定义：

[in] *pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult sum of the squares valuereturned here

11.4.2 arm_power_q31

函数定义如下：

voidarm_power_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q63_t * pResult)

参数定义：

[in] *pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult sum of the squares valuereturned here

注意事项：

输入参数是1.31格式，两个数据的乘积就是1.31*1.31 = 2.62格式，这里将此结果右移14位，也就是将低14位数据截取掉，最终的输出做64位饱和运算，结果是16.48格式。

11.4.3 arm_power_q15

函数定义如下：

voidarm_power_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q63_t * pResult)

参数定义：

[in] *pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult sum of the squares valuereturned here

注意事项：

输入参数是1.15格式，两个数据的乘积就是1.15*1.15 = 2.30格式，最终的输出做64位饱和运算，结果是34.30格式。

11.4.4 arm_power_q7

函数定义如下：

voidarm_power_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult)

参数定义：

[in] *pSrc points to the input vector

[in] blockSize length of the input vector

[out]*pResult sum of the squares valuereturned here

注意事项：

输入参数是1.7格式，两个数据的乘积就是1.7*1.7 = 2.14格式，最终的输出做32位饱和运算，结果是18.14格式。

11.4.5 实例讲解

实验目的：

1. 学习FastMathFunctions中功率的求解

实验内容：

1. 按下摇杆UP键, 串口打印函数DSP_Power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：

/*

*********************************************************************************************************

* 函数名: DSP_Power

* 功能说明: 求功率

* 形参：无

* 返回值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void DSP_Power(void)

{

   float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};

   float32_t pResult;

   uint32_t pIndex;

   q31_t pSrc1[10];

   q63_t pResult1;

   q15_t pSrc2[10];

   q63_t pResult2;

   q7_t pSrc3[10];

   q31_t pResult3;

   arm_power_f32(pSrc, 10, &pResult);

   printf("arm_power_f32 : pResult = %frn", pResult);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc1[pIndex] = rand();

   }

   arm_power_q31(pSrc1, 10, &pResult1);

   printf("arm_power_q31 : pResult = %lldrn", pResult1);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc2[pIndex] = rand()%32768;

   }

   arm_power_q15(pSrc2, 10, &pResult2);

   printf("arm_power_q15 : pResult = %lldrn", pResult2);

   /*****************************************************************/

   for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)

   {

      pSrc3[pIndex] = rand()%128;

   }

   arm_power_q7(pSrc3, 10, &pResult3);

   printf("arm_power_q7 : pResult = %drn", pResult3);

   printf("******************************************************************rn");

}
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