• 设为首页
  • 点击收藏
  • 手机版
    手机扫一扫访问
    迪恩网络手机版
  • 关注官方公众号
    微信扫一扫关注
    公众号

快速福利叶变换C函数

原作者: [db:作者] 来自: [db:来源] 收藏 邀请

前面部分的头文件可以不需要,这个头文件适应ATMEL128 CPU

#include <iom128.h>

#include <intrinsics.h>

 

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

                         快速福利叶变换C函数

函数简介:此函数是通用的快速傅里叶变换C语言函数,移植性强,以下部分不依

          赖硬件。此函数采用联合体的形式表示一个复数,输入为自然顺序的复

          数(输入实数是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换的自然顺序的

          复数

使用说明:使用此函数只需更改宏定义FFT_N的值即可实现点数的改变,FFT_N的

          应该为2的N次方,不满足此条件时应在后面补0

函数调用:FFT(s);

时    间:2010-2-20

版    本:Ver1.0

参考文献:   

     

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

#include<math.h>

 

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971               //定义圆周率值

#define FFT_N 128                                                   //定义福利叶变换的点数

 

struct compx {float real,imag;};                                    //定义一个复数结构

struct compx s[FFT_N];                                              //FFT输入和输出:从S[1]开始存放,根据大小自己定义

 

 

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

函数原型:struct compx EE(struct compx b1,struct compx b2) 

函数功能:对两个复数进行乘法运算

输入参数:两个以联合体定义的复数a,b

输出参数:a和b的乘积,以联合体的形式输出

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

struct compx EE(struct compx a,struct compx b)     

{

 struct compx c;

 c.real=a.real*b.real-a.imag*b.imag;

 c.imag=a.real*b.imag+a.imag*b.real;

 return(c);

}

 

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

函数原型:void FFT(struct compx *xin,int N)

函数功能:对输入的复数组进行快速傅里叶变换(FFT)

输入参数:*xin复数结构体组的首地址指针,struct型

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

void FFT(struct compx *xin)

{

  int f,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0;

  struct compx u,w,t;

  

   nv2=FFT_N/2;                  //变址运算,即把自然顺序变成倒位序,采用雷德算法

   nm1=FFT_N-1; 

   for(i=0;i<nm1;i++)       

   {

    if(i<j)                    //如果i<j,即进行变址

     {

      t=xin[j];          

      xin[j]=xin[i];

      xin[i]=t;

     }

    k=nv2;                    //求j的下一个倒位序

    while(k<=j)               //如果k<=j,表示j的最高位为1  

     {          

      j=j-k;                 //把最高位变成0

      k=k/2;                 //k/2,比较次高位,依次类推,逐个比较,直到某个位为0

     }

   j=j+k;                   //把0改为1

  }

                        

  {

   int le,lei,ip;                            //FFT运算核,使用蝶形运算完成FFT运算

    f=FFT_N;

   for(l=1;(f=f/2)!=1;l++)                  //计算l的值,即计算蝶形级数

           ;

  for(m=1;m<=l;m++)                         // 控制蝶形结级数

   {                                        //m表示第m级蝶形,l为蝶形级总数l=log(2)N

    le=2<<(m-1);                            //le蝶形结距离,即第m级蝶形的蝶形结相距le点

    lei=le/2;                               //同一蝶形结中参加运算的两点的距离

    u.real=1.0;                             //u为蝶形结运算系数,初始值为1

    u.imag=0.0;

    w.real=cos(PI/lei);                     //w为系数商,即当前系数与前一个系数的商

    w.imag=-sin(PI/lei);

    for(j=0;j<=lei-1;j++)                   //控制计算不同种蝶形结,即计算系数不同的蝶形结

     {

      for(i=j;i<=FFT_N-1;i=i+le)            //控制同一蝶形结运算,即计算系数相同蝶形结

       {

        ip=i+lei;                           //i,ip分别表示参加蝶形运算的两个节点

        t=EE(xin[ip],u);                    //蝶形运算,详见公式

        xin[ip].real=xin[i].real-t.real;

        xin[ip].imag=xin[i].imag-t.imag;

        xin[i].real=xin[i].real+t.real;

        xin[i].imag=xin[i].imag+t.imag;

       }

      u=EE(u,w);                           //改变系数,进行下一个蝶形运算

     }

   }

  }

 

}

 

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

函数原型:void main()

函数功能:测试FFT变换,演示函数使用方法

输入参数:无

输出参数:无

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

void main()  

  int i;

  for(i=0;i<FFT_N;i++)                           //给结构体赋值

  {

     s[i].real=sin(2*3.141592653589793*i/FFT_N); //实部为正弦波FFT_N点采样,赋值为1

     s[i].imag=0;                                //虚部为0

  }

 

  FFT(s);                                        //进行快速福利叶变换

 

  for(i=0;i<FFT_N;i++)                           //求变换后结果的模值,存入复数的实部部分

  s[i].real=sqrt(s[i].real*s[i].real+s[i].imag*s[i].imag);

 

   while(1);

}

 

 

#include <iom128.h>

#include <intrinsics.h>

 

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

                         快速福利叶变换C程序包

函数简介:此程序包是通用的快速傅里叶变换C语言函数,移植性强,以下部分不依

          赖硬件。此程序包采用联合体的形式表示一个复数,输入为自然顺序的复

          数(输入实数是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换的自然顺序的

          复数.此程序包可在初始化时调用create_sin_tab()函数创建正弦函数表,

          以后的可采用查表法计算耗时较多的sin和cos运算,加快可计算速度

使用说明:使用此函数只需更改宏定义FFT_N的值即可实现点数的改变,FFT_N的

          应该为2的N次方,不满足此条件时应在后面补0。若使用查表法计算sin值和

          cos值,应在调用FFT函数前调用create_sin_tab()函数创建正弦表

函数调用:FFT(s);

时    间:2010-2-20

版    本:Ver1.1

参考文献: 

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

#include<math.h>

 

#define FFT_N 128                                                   //定义福利叶变换的点数

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971            //定义圆周率值

 

struct compx {float real,imag;};      //定义一个复数结构

struct compx s[FFT_N];           //FFT输入和输出:从S[0]开始存放,根据大小自己定义

float SIN_TAB[FFT_N/2];         //定义正弦表的存放空间

 

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

函数原型:struct compx EE(struct compx b1,struct compx b2) 

函数功能:对两个复数进行乘法运算

输入参数:两个以联合体定义的复数a,b

输出参数:a和b的乘积,以联合体的形式输出

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

struct compx EE(struct compx a,struct compx b)     

{

 struct compx c;

 c.real=a.real*b.real-a.imag*b.imag;

 c.imag=a.real*b.imag+a.imag*b.real;

 return(c);

}

 

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

函数原型:void create_sin_tab(float *sin_t)

函数功能:创建一个正弦采样表,采样点数与福利叶变换点数相同

输入参数:*sin_t存放正弦表的数组指针

输出参数:无

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

void create_sin_tab(float *sin_t)                    

{

  int i;

  for(i=0;i<FFT_N/2;i++)

  sin_t[i]=sin(2*PI*i/FFT_N);

}

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

函数原型:void sin_tab(float pi)

函数功能:采用查表的方法计算一个数的正弦值

输入参数:pi 所要计算正弦值弧度值,范围0--2*PI,不满足时需要转换

输出参数:输入值pi的正弦值

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

float sin_tab(float pi)

{

  int n;

  float a;

   n=(int)(pi*FFT_N/2/PI);

  

  if(n>=0&&n<FFT_N/2)

   a=SIN_TAB[n];

  else if(n>=FFT_N/2&&n<FFT_N)

    a=-SIN_TAB[n-FFT_N/2];

  return a;

}

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

函数原型:void cos_tab(float pi)

函数功能:采用查表的方法计算一个数的余弦值

输入参数:pi 所要计算余弦值弧度值,范围0--2*PI,不满足时需要转换

输出参数:输入值pi的余弦值

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

float cos_tab(float pi)

{

   float a,pi2;

   pi2=pi+PI/2;

   if(pi2>2*PI)

     pi2-=2*PI;

   a=sin_tab(pi2);

   return a;

}

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

函数原型:void FFT(struct compx *xin,int N)

函数功能:对输入的复数组进行快速傅里叶变换(FFT)

输入参数:*xin复数结构体组的首地址指针,struct型

输出参数:无

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

void FFT(struct compx *xin)

{

  int f,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0;

  struct compx u,w,t;

  

   nv2=FFT_N/2;             //变址运算,即把自然顺序变成倒位序,采用雷德算法

   nm1=FFT_N-1; 

   for(i=0;i<nm1;i++)       

   {

    if(i<j)                    //如果i<j,即进行变址

     {

      t=xin[j];          

      xin[j]=xin[i];

      xin[i]=t;

     }

    k=nv2;                    //求j的下一个倒位序

    while(k<=j)               //如果k<=j,表示j的最高位为1  

     {          

      j=j-k;                 //把最高位变成0

      k=k/2;                 //k/2,比较次高位,依次类推,逐个比较,直到某个位为0

     }

   j=j+k;                   //把0改为1

  }

                        

  {

   int le,lei,ip;                            //FFT运算核,使用蝶形运算完成FFT运算

    f=FFT_N;

   for(l=1;(f=f/2)!=1;l++)              //计算l的值,即计算蝶形级数

           ;

  for(m=1;m<=l;m++)                   // 控制蝶形结级数

   {                               //m表示第m级蝶形,l为蝶形级总数l=log(2)N

    le=2<<(m-1);                    //le蝶形结距离,即第m级蝶形的蝶形结相距le点

    lei=le/2;                         //同一蝶形结中参加运算的两点的距离

    u.real=1.0;                        //u为蝶形结运算系数,初始值为1

    u.imag=0.0;

    //w.real=cos(PI/lei);                  //不适用查表法计算sin值和cos值

    // w.imag=-sin(PI/lei);

    w.real=cos_tab(PI/lei);             //w为系数商,即当前系数与前一个系数的商

    w.imag=-sin_tab(PI/lei);

    for(j=0;j<=lei-1;j++)              //控制计算不同种蝶形结,即计算系数不同的蝶形结

     {

      for(i=j;i<=FFT_N-1;i=i+le)       //控制同一蝶形结运算,即计算系数相同蝶形结

       {

        ip=i+lei;                          //i,ip分别表示参加蝶形运算的两个节点

        t=EE(xin[ip],u);                   //蝶形运算,详见公式

        xin[ip].real=xin[i].real-t.real;

        xin[ip].imag=xin[i].imag-t.imag;

        xin[i].real=xin[i].real+t.real;

        xin[i].imag=xin[i].imag+t.imag;

       }

      u=EE(u,w);                          //改变系数,进行下一个蝶形运算

     }

   }

  }

 

}

 

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

函数原型:void main()

函数功能:测试FFT变换,演示函数使用方法

输入参数:无

输出参数:无

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

void main()  

  int i;

  create_sin_tab(SIN_TAB);

  for(i=0;i<FFT_N;i++)                        //给结构体赋值

  {

     s[i].real=sin(2*3.141592653589793*i/FFT_N); //实部为正弦波FFT_N点采样,赋值为1

     s[i].imag=0;                             //虚部为0

  }

   

  FFT(s);                                        //进行快速福利叶变换

 

  for(i=0;i<FFT_N;i++)                     //求变换后结果的模值,存入复数的实部部分

  s[i].real=sqrt(s[i].real*s[i].real+s[i].imag*s[i].imag);

 

   while(1);

}

 

 

#include <iom128.h>

#include <intrinsics.h>

 

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

                         快速福利叶变换C程序包

函数简介:此程序包是通用的快速傅里叶变换C语言函数,移植性强,以下部分不依

          赖硬件。此程序包采用联合体的形式表示一个复数,输入为自然顺序的复

          数(输入实数是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换的自然顺序的

          复数.此程序包可在初始化时调用create_sin_tab()函数创建正弦函数表,

          以后的可采用查表法计算耗时较多的sin和cos运算,加快可计算速度.与

          Ver1.1版相比较,Ver1.2版在创建正弦表时只建立了1/4个正弦波的采样值,

          相比之下节省了FFT_N/4个存储空间

使用说明:使用此函数只需更改宏定义FFT_N的值即可实现点数的改变,FFT_N的

          应该为2的N次方,不满足此条件时应在后面补0。若使用查表法计算sin值和

          cos值,应在调用FFT函数前调用create_sin_tab()函数创建正弦表

函数调用:FFT(s);

时    间:2010-2-20

版    本:Ver1.2

参考文献: 

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

#include<math.h>

 

#define FFT_N 128                                                   //定义福利叶变换的点数

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971         //定义圆周率值

 

struct compx {float real,imag;};                                      //定义一个复数结构

struct compx s[FFT_N];            //FFT输入和输出:从S[0]开始存放,根据大小自己定义

float SIN_TAB[FFT_N/4+1];     //定义正弦表的存放空间

 

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

函数原型:struct compx EE(struct compx b1,struct compx b2) 

函数功能:对两个复数进行乘法运算

输入参数:两个以联合体定义的复数a,b

输出参数:a和b的乘积,以联合体的形式输出

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

struct compx EE(struct compx a,struct compx b)     

{

 struct compx c;

 c.real=a.real*b.real-a.imag*b.imag;

 c.imag=a.real*b.imag+a.imag*b.real;

 return(c);

}

 

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

函数原型:void create_sin_tab(float *sin_t)

函数功能:创建一个正弦采样表,采样点数与福利叶变换点数相同

输入参数:*sin_t存放正弦表的数组指针

输出参数:无

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

void create_sin_tab(float *sin_t)                    

{

  int i;

  for(i=0;i<=FFT_N/4;i++)

  sin_t[i]=sin(2*PI*i/FFT_N);

}

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

函数原型:void sin_tab(float pi)

函数功能:采用查表的方法计算一个数的正弦值

输入参数:pi 所要计算正弦值弧度值,范围0--2*PI,不满足时需要转换

输出参数:输入值pi的正弦值

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

float sin_tab(float pi)

{

  int n;

  float a;

   n=(int)(pi*FFT_N/2/PI);

  

  if(n>=0&&n<=FFT_N/4)

    a=SIN_TAB[n];

  else if(n>FFT_N/4&&n<FFT_N/2)

    {

     n-=FFT_N/4;

     a=SIN_TAB[FFT_N/4-n];

    }

  else if(n>=FFT_N/2&&n<3*FFT_N/4)

    {

     n-=FFT_N/2;

     a=-SIN_TAB[n];

   }

  else if(n>=3*FFT_N/4&&n<3*FFT_N)

    {

     n=FFT_N-n;

     a=-SIN_TAB[n];

   }

 

  return a;

}

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

函数原型:void cos_tab(float pi)

函数功能:采用查表的方法计算一个数的余弦值

输入参数:pi 所要计算余弦值弧度值,范围0--2*PI,不满足时需要转换

输出参数:输入值pi的余弦值

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

float cos_tab(float pi)

{

   float a,pi2;

   pi2=pi+PI/2;

   if(pi2>2*PI)

     pi2-=2*PI;

   a=sin_tab(pi2);

   return a;

}

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

函数原型:void FFT(struct compx *xin,int N)

函数功能:对输入的复数组进行快速傅里叶变换(FFT)

输入参数:*xin复数结构体组的首地址指针,struct型

输出参数:无

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

void FFT(struct compx *xin)

{

  int f,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0;

  struct compx u,w,t;

  

   nv2=FFT_N/2;                  //变址运算,即把自然顺序变成倒位序,采用雷德算法

   nm1=FFT_N-1; 

   for(i=0;i<nm1;i++)       

   {

    if(i<j)                    //如果i<j,即进行变址

     {

      t=xin[j];          

      xin[j]=xin[i];

      xin[i]=t;

     }

    k=nv2;                    //求j的下一个倒位序

    while(k<=j)               //如果k<=j,表示j的最高位为1  

     {          

      j=j-k;                 //把最高位变成0

      k=k/2;                 //k/2,比较次高位,依次类推,逐个比较,直到某个位为0

     }

   j=j+k;                   //把0改为1

  }

                        

  {

   int le,lei,ip;                            //FFT运算核,使用蝶形运算完成FFT运算

    f=FFT_N;

   for(l=1;(f=f/2)!=1;l++)                  //计算l的值,即计算蝶形级数

           ;

  for(m=1;m<=l;m++)                         // 控制蝶形结级数

   {                                        //m表示第m级蝶形,l为蝶形级总数l=log(2)N

    le=2<<(m-1);                            //le蝶形结距离,即第m级蝶形的蝶形结相距le点

    lei=le/2;                               //同一蝶形结中参加运算的两点的距离

    u.real=1.0;                             //u为蝶形结运算系数,初始值为1

    u.imag=0.0;

    //w.real=cos(PI/lei);                  //不适用查表法计算sin值和cos值

    // w.imag=-sin(PI/lei);

    w.real=cos_tab(PI/lei);                //w为系数商,即当前系数与前一个系数的商

    w.imag=-sin_tab(PI/lei);

    for(j=0;j<=lei-1;j++)                  //控制计算不同种蝶形结,即计算系数不同的蝶形结

     {

      for(i=j;i<=FFT_N-1;i=i+le)           //控制同一蝶形结运算,即计算系数相同蝶形结

       {

        ip=i+lei;                          //i,ip分别表示参加蝶形运算的两个节点

        t=EE(xin[ip],u);                   //蝶形运算,详见公式

        xin[ip].real=xin[i].real-t.real;

        xin[ip].imag=xin[i].imag-t.imag;

        xin[i].real=xin[i].real+t.real;

        xin[i].imag=xin[i].imag+t.imag;

       }

      u=EE(u,w);                          //改变系数,进行下一个蝶形运算

     }

   }

  }

 

}

 

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

函数原型:void main()

函数功能:测试FFT变换,演示函数使用方法

输入参数:无

输出参数:无

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

void main()  

  int i;

  create_sin_tab(SIN_TAB);

  for(i=0;i<FFT_N;i++)                           //给结构体赋值

  {

     s[i].real=sin(2*3.141592653589793*i/FFT_N); //实部为正弦波FFT_N点采样,赋值为1

     s[i].imag=0;                                //虚部为0

  }

   

  FFT(s);                                        //进行快速福利叶变换

 

  for(i=0;i<FFT_N;i++)                           //求变换后结果的模值,存入复数的实部部分

  s[i].real=sqrt(s[i].real*s[i].real+s[i].imag*s[i].imag);

 

   while(1);

}

 

 


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋
该文章已有0人参与评论

请发表评论

全部评论

专题导读
上一篇:
C#listView增删操作发布时间:2022-07-14
下一篇:
CodeforcesRound#404(Div.2)C.AntonandFairyTale二分发布时间:2022-07-14
热门推荐
阅读排行榜

扫描微信二维码

查看手机版网站

随时了解更新最新资讯

139-2527-9053

在线客服(服务时间 9:00~18:00)

在线QQ客服
地址:深圳市南山区西丽大学城创智工业园
电邮:jeky_zhao#qq.com
移动电话:139-2527-9053

Powered by 互联科技 X3.4© 2001-2213 极客世界.|Sitemap