基于TMS32OLF24O7的FFT算法的實現及應用

TMS320LF2407定點DSP是一款專為工業控制、電機控制和數字信號處理等用途而設計的DSP，具備單周期乘加指令，具有FFT反序間接尋址功能，最高運行速度為40MIPS。為了充分利用DSP芯片特有的反序間接尋址等功能，FFT算法程序采用匯編語言編寫，主程序采用C語言，因此程序具有良好的兼容性和可擴展性。
主程序流程圖如圖4所示。系統初始化主要完成DSP的系統控制和狀態寄存器、等待狀態發生器控制寄存器、中斷寄存器等的必要設置。
本程序采樣函數為：x=sin(20πt)，采樣頻率為640Hz。
輸入數據波形如圖5所示。一般情況下，我們只關心信號頻域的幅度譜。幅度譜|X(k)|2的計算：X(k)=XR(k)+jX(k)，|X(k)2|=|Xr(k)|2+|Xi(k)|2。FFT計算結果的信號幅度譜|X(k)|2如圖6所示。
輸入信號頻率是10Hz，根據公式f=kfs／N，f是原始信號的頻率，k表示峰值出現的位置，fS是采樣頻率，N是計算的點數，從幅度譜中看出，峰值出現在k=1處，那么，f=1×640／64=10，與原始信號的實際頻率一致，說明計算結果正確。

3 快速傅里葉變換(FFT)的應用
FFT在生產實踐和科學研究中有著廣泛的應用。圖7為FFT的典型應用方案。下面簡單介紹一下FFT的應用領域。

(1)頻譜分析。對各類旋轉機械、電機、機床等機器的主體或部件進行實際運行狀態下的頻譜分析，可以提供設計數據和檢驗設計結果，或者找尋震源和診斷故障，保證設備的安全運行等。在聲納系統中，為了尋找海洋水面船只或潛艇，需要對噪聲信號進行頻譜分析，以提供有用信息，判斷艦艇運行速度、方向、位置、大小等。
(2)濾波。濾波是FFT最廣泛的應用，它使對波形的頻率分量濾波變得十分簡單。比如對采樣信號進行FFT后，去掉不需要的頻率分量，再進行FFT反變換，就得到濾波后的期望信號。
(3)電力監控系統的諧波分析。電力監控系統的諧波分析，需要對采樣數據進行FFT運算，然后通過液晶屏或其它人機界面重新繪畫出來，以方便技術人員掌握電力的質量。

4 總結
實驗證明，此程序在TMS320LF2407定點DSP中運行良好，速度快且運算結果十分可靠，其用于一般的信號處理和工業控制都能滿足精度和實時的要求，具有較高的學術價值和良好的應用前景。其次，掌握FFT，學會在空域和頻域中同時思考問題，很多時候可以讓我們使用簡單的方法來解決復雜的問題。