28335DSP的FFT算法時間

最近在做課題過程中用到28335實現FFT算法，分析的數據是由AD高速採樣得來，為減輕CPU的負擔，保證實時性，AD採樣的數據通過DMA直接送到存儲器，通過AD完成採樣的EOC信號啟動DMA傳輸。經過多次傳輸，當採樣數據達到一定數量時，產生DMA中斷，算法就在該中斷函數內完成。整個方案的大致框架如下圖：

算法每次更新的數據量為90點，而算法處理的數據長度為128點，這是因為計算過程中需要數據重疊。數據採樣頻率約為54kHz，DMA中斷間隔即90點數據採樣的時間約為1.6ms，所以算法時間要小於1.6ms才能保證實時性。

 

算法內需要4次計算FFT，而FFT時間是整個算法最耗時的部分。因此，需要對FFT的算法時間進行測試。

 

FFT算法實現有2種方案，一種是直接根據FFT原理編寫代碼實現，另一種是利用TI公司的FFT庫函數實現。

 

第1種方案直接利用例程中的FFT代碼，如下圖，它是根據FFT算法原理利用3重循環實現的：

對照FFT算法流圖（下圖），可以看出，該代碼完全是按照FFT算法流圖的原理來做的（下圖為8點，課題中用的是128點）： 

對該FFT算法的128點數據的處理時間測試，需要67206個機器時鐘（這似乎是DFT的算法次數，但分析代碼確實是FFT，為什麼需要這多時鐘周期？），而整個算法要用4次FFT，在系統時鐘150MHz的情況下，整個算法的FFT時間為：

4*67206*6.67ns = 1.793ms

該時間已經超出DMA中斷間隔時間，無法做到實時運算，從下圖的處理後曲線也可以看出，由於不能實時處理，結果存儲器的數據還沒得到完整的結果就被覆蓋，使算法結果錯誤。所以，這種情況下無法滿足算法的實時性。

第2種方案採用TI的FFT庫函數實現，庫函數利用壓縮算法實現FFT，使得計算效率得到了很大提高，庫函數的源碼在controlSUITE目錄下可以找到，基本都是採用彙編語言編寫，想了解細節的可以找來看看：

關於FFT庫函數的用法可以查看文檔C28x-FPU-LIB-UG.pdf，整個FPU庫除了FFT外，還有求IFFT和求幅值等函數，在使用過程中也有一些細節需要注意，如輸入數據是否對齊、處理結果存放緩衝區等。在工程中添加C28x_FPU_Lib.lib庫文件和FPU.h頭文件後，實現FFT就很簡單了。

在主程序做初始化：

在DMA中斷程序中調用FFT庫函數：

測試一次CFFT_f32( )函數的執行機器周期：

可以看到，CFFT庫函數計算128點FFT的機器周期為5926，整個算法的FFT時間為：

4*5926*6.67ns = 0.1581ms

不到第1種方案時間的十分之一。

 

所以，在實時性要求很高的情況下，建議採用庫函數計算FFT。