安装

参考：

【CLion开发stm32】如何使用DSP库 - 未知的奇迹 - 博客园

实际上这样配置会出一点小问题，现对其修改

1. 项目根目录下新建 DSP_LIB文件夹

将目录STM32CubeMX\Repository\STM32Cube_FW_G4_V1.6.1\Drivers\CMSIS\DSP下的Include文件夹和Sources文件夹复制到DSP_LIB文件夹中

在Include文件夹中，仅保留arm_common_tables.h，arm_const_structs.h，arm_math.h三个头文件，删除其余头文件。

如果没有，需要在Software Packs里下载

2. 修改CMakeLists_template.txt文件内容为

include_directories(${includes} DSP_LIB/Include)add_definitions(${defines})file(GLOB_RECURSE SOURCES ${sources} "DSP_LIB/Source/*.c")
list(FILTER SOURCES EXCLUDE REGEX ".*/arm_.*\\.c")

3. 点击STM32CubeMX中的 GENERATE CODE 重新生成代码

常用函数讲解

两种类型：

• 浮点类型：
• 定点类型

基本数学运算

// 浮点加法
float32_t arm_add_f32(float32_t a, float32_t b);
// 浮点乘法
float32_t arm_mult_f32(float32_t a, float32_t b);
// 浮点向量加法（逐个元素相加）
void arm_add_f32(const float32_t *pSrcA, const float32_t *pSrcB, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);
// 浮点向量乘法（逐个元素相乘）
void arm_mult_f32(const float32_t *pSrcA, const float32_t *pSrcB, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);// Q15加法
q15_t arm_add_q15(q15_t a, q15_t b);
// Q15乘法
q15_t arm_mult_q15(q15_t a, q15_t b);
// Q31乘法
q31_t arm_mult_q31(q31_t a, q31_t b);

参数解释：

• const float32_t *pSrcA：第一个输入数组指针
• const float32_t *pSrcB：第二个输入数组指针
• float32_t *pDst：输出数组指针
• uint32_t blockSize：数组元素个数

快速傅里叶变换（FFT）函数

初始化实例

// 初始化浮点FFT实例
arm_status arm_cfft_init_f32(arm_cfft_instance_f32 *S, uint16_t fftLen);
// 初始化Q15 FFT实例
arm_status arm_cfft_init_q15(arm_cfft_instance_q15 *S, uint16_t fftLen);

参数解释：

• arm_cfft_instance_f32 *S：FFT实例结构体指针
• uint16_t fftLen：FFT长度（点数）
  • arm_cfft_sR_f32_lenx，x可取大于等于16的2的整数幂，例如 arm_cfft_sR_f32_len16、arm_cfft_sR_f32_len32等 

使用预定义的初始化方法：

const arm_cfft_instance_f32 *fftInstance = &arm_cfft_sR_f32_len256;

核心函数

// 浮点复数FFT/逆FFT
void arm_cfft_f32(const arm_cfft_instance_f32 *S, float32_t *p1, uint8_t ifftFlag, uint8_t bitReverseFlag);
// Q15复数FFT/逆FFT
void arm_cfft_q15(const arm_cfft_instance_q15 *S, q15_t *p1, uint8_t ifftFlag, uint8_t bitReverseFlag);

参数解释

参数	描述
S	预初始化的FFT实例指针（由arm_cfft_init_f32或预定义实例提供）
p1	复数输入/输出数组（实部和虚部交错存储，长度为2*fftlen）
ifftFlag	0表示FFT（正变换），1表示IFFT（逆变换）
bitReverseFlag	0表示禁用位反转，1表示启用位反转

幅度计算

// 计算复数FFT结果的幅度(浮点)
void arm_cmplx_mag_f32(float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t numSamples);
// 计算复数FFT结果的幅度(Q15)
void arm_cmplx_mag_q15(q15_t *pSrc, q15_t *pDst, uint32_t numSamples);

参数解释

• pSrc：FFT复数结果
• pDst：幅度谱
• numSamples：样本数量

滤波器函数

FIR滤波器

// 浮点FIR初始化
void arm_fir_init_f32(arm_fir_instance_f32 *S, uint16_t numTaps, float32_t *pCoeffs, float32_t *pState, uint32_t blockSize);
// Q15 FIR初始化
void arm_fir_init_q15(arm_fir_instance_q15 *S, uint16_t numTaps, q15_t *pCoeffs, q15_t *pState, uint32_t blockSize);

参数解释

• arm_fir_instance_f32 *S：FIR滤波器实例指针
• uint16_t numTaps：滤波器系数个数
• float32_t *pCoeffs：滤波器系数数组指针
• float32_t *pState：状态缓冲区指针
• uint32_t blockSize：每次处理的样本块大小

// 浮点FIR滤波
void arm_fir_f32(const arm_fir_instance_f32 *S, float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);

参数解释：

参数	描述
S	由arm_fir_init_f32初始化的FIR实例
pSrc	输入样本数组，大小为blockSize
pDst	输出样本数组，大小为blockSize
blockSize	要处理的样本数量，必须与初始化时相同

IIR滤波器

// 浮点IIR初始化
void arm_biquad_cascade_df1_init_f32(arm_biquad_casd_df1_inst_f32 *S, uint8_t numStages, float32_t *pCoeffs, float32_t *pState);// 浮点IIR滤波
void arm_biquad_cascade_df1_f32(const arm_biquad_casd_df1_inst_f32 *S, float32_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);

参数解释：

参数	说明
*S	​​滤波器实例结构体指针​​，用于存储初始化后的配置和状态。
numStages	​​双二阶阶段的数量​​（即二阶滤波器的个数）。
*pCoeffs	​​滤波器系数数组​​，按 [b0, b1, b2, a1, a2] 顺序排列，每组对应一个阶段，连续存储。
*pState	​​状态缓冲区​​，用于存储延迟线数据（如 x[n-1], y[n-1] 等），大小需为 2 × numStages。

FIR滤波器和IIR滤波器的区别

特性	FIR滤波器	IIR滤波器
​​全称​​	Finite Impulse Response	Infinite Impulse Response
​​定义​​	系统冲激响应在有限时间内衰减为零	系统冲激响应理论上会无限持续
​​差分方程​​	仅使用输入信号的历史值	同时使用输入和输出的历史值
​​数学表达式​​	y[n] = Σ bₖ·x[n-k] (k=0 to N-1)	y[n] = Σ bₖ·x[n-k] - Σ aₖ·y[n-k]

统计函数

// 求最大值及其索引
void arm_max_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult, uint32_t *pIndex);// 求最小值及其索引
void arm_min_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult, uint32_t *pIndex);// 求平均值
void arm_mean_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);// 求均方根(RMS)
void arm_rms_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);// 求标准差
void arm_std_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);// 求方差
void arm_var_f32(float32_t *pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult);

矩阵运算函数

// 矩阵加法
arm_status arm_mat_add_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrcA, const arm_matrix_instance_f32 *pSrcB, arm_matrix_instance_f32 *pDst);// 矩阵乘法
arm_status arm_mat_mult_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrcA, const arm_matrix_instance_f32 *pSrcB, arm_matrix_instance_f32 *pDst);// 矩阵转置
arm_status arm_mat_trans_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrc, arm_matrix_instance_f32 *pDst);// 矩阵求逆
arm_status arm_mat_inverse_f32(const arm_matrix_instance_f32 *pSrc, arm_matrix_instance_f32 *pDst);

经典数学函数

// 正弦函数(浮点)
float32_t arm_sin_f32(float32_t x);// 余弦函数(浮点)
float32_t arm_cos_f32(float32_t x);// 平方根
void arm_sqrt_f32(float32_t in, float32_t *pOut);

类型转换函数

// 浮点到Q15转换
void arm_float_to_q15(float32_t *pSrc, q15_t *pDst, uint32_t blockSize);// Q15到浮点转换
void arm_q15_to_float(q15_t *pSrc, float32_t *pDst, uint32_t blockSize);