{var%20f='http://v.t.sina.com.cn/share/share.php?appkey=1515056452',u=z||d.location,p=['&url=',e(u),'&title=',e(t||d.title),'&source=',e(r),'&sourceUrl=',e(l),'&content=',c||'gb2312','&pic=',e(p||'')].join('');function%20a(){if(!window.open([f,p].join(''),'mb',['toolbar=0,status=0,resizable=1,width=440,height=430,left=',(s.width-440)/2,',top=',(s.height-430)/2].join('')))u.href=[f,p].join('');};if(/Firefox/.test(navigator.userAgent))setTimeout(a,0);else%20a();})(screen,document,encodeURIComponent,'','','https://www.xiaopingtou.cn//data/attach/topic/topicKPo7gB.jpg', '推荐 旅行者。 的文章《FFT算法在单片机中的使用&&L…》','https://www.xiaopingtou.net/article-63042.html','页面编码gb2312|utf-8默认gb2312'));){kind=link}
原文地址：FFT算法在单片机中的使用&&LCD12864驱动作者：元大帝 好久没更新博客了，觉得对不起自己建立博客的初衷。我这个人太懒了，又没有坚持下去的决心，唉~
言归正传，本次创新基金我是要做一个简易的频谱仪，核心就是要进行一个FFT运算。大家知道，如果采用DSP芯片效果那是相当好的。但由于项目资金以及时间不够等情况，我采用的是ATMEL公司的AVR单片机，这款单片机的FLASH存储和内存比51单片机犀利得多。
由于采用的是12864液晶，也就是一个横128点竖64点的一个点阵，因而采用128点FFT运算已然够了，因为即使得到再多的数据也无法在液晶上可视化显示出来。本文是基于128点FFT运算。
程序如下：
#include
#include
#include
#define N 128
#define PI 3.141592653589
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
typedef struct
{
int real;
int img;
}complex;
void initw(); //初始化旋转因子 void bitReverse(); //比特反转 void FFT();
complex x[N]; uchar vis[N];
void delayms(uint ms) { uint i,j; for(i=0;i>j)&1)*(1<<(6-j));
if(vis[i]==0)
{
tmp3=x[i];
x[i]=x[tmp2];
x[tmp2]=tmp3;
vis[i]=1;
vis[tmp2]=1;
}
}
}
void main()
{
uchar ii,y;
float tmp;
for (ii=0;ii<20;ii++)
{
x[ii].real=3;
x[ii].img=0;
}
for (ii=20;ii<128;ii++)
{
x[ii].real=0;
x[ii].img=0;
}
initw();
bitReverse();
FFT();
while(1);
}
![[转载]FFT算法在单片机中的使用&&LCD12864驱动](http://simg.sinajs.cn/blog7style/images/common/sg_trans.gif "[转载]FFT算法在单片机中的使用&&LCD12864驱动")
上图是8点FFT运算，按照上图的流程所示，FFT运算主要有两步，一步是比特反转，就是右边不是按照0、1、2、3……这样顺序进行计算的，而左边是的，两边的关系就是进行一个比特反转。可以看到右边0对应二进制为000，左边对应二进制为000，右边1二进制001，左边4对应二进制100，依次下去，可以清楚看到，对于8位FFT运算，对应二进制有三位，而左右两边的关系恰巧是按照中间位进行了个反转。
FFT运算第二步就是乘以旋转因子，注意的是这里是复数运算，虚部和实部都要加入运算。乘以旋转因子后对进行加减运算得到新的值，依次下去得到最终解。
由于单片机内存的限制，因而对于传统的FFT算法，我进行了些改进，原则就是尽量地少使用变量，一个变量可以重复的使用是最理想的了，大家可以在程序中看出。个人意见这是能节省变量最少的了，如果有好的方法，希望可以告诉我下，我的邮箱是albertvictordu@139.com，谢谢！
下面是12864液晶驱动程序的写法： LCD12864液晶，即像素为128*64的显示液晶。它的每一行横向一共有128个可显示点，每一列纵向有64个，这些“点”其实也都是一个个发光二极管。它可以在一个16*16的点阵区域上显示一个中文，也可以在一个8*16的点阵区域显示一个非中文字符，一般称为半宽字体。即一个中文字所占显示面积是一个非中文字符的两倍。 关于驱动函数的书写，是液晶显示的基础，整个液晶驱动主要有四个函数组成： 1、写命令函数； 2、写数据函数； 3、读状态函数； 4、读数据函数； 这四个函数并不是必须全部写的，具体要看你实现的功能，如果只是单纯的显示汉字和字符，写命令、写数据、读状态这三个函数就够了，如过你还需要进行一些绘图的操作，那读数据函数也必须书写。 另外关于读状态函数，其实也就是用于判忙操作，原则上每次对控制器进行读写操作之前，都必须进行读写检测，由于单片机的操作速度慢于液晶控制器的反应速度，因此可不进行读写检测，或者只进行简短的延时即可。因此，读状态函数也可以不写，只用简短的延时函数替换即可。 单片机用于控制LCD的管脚主要为RS、RW和E管脚，分别的功能是RS为0时，对应单片机访问的是命令寄存器，为1时对应数据寄存器；RW为1时，对应单片机操作为读操作，为0时对应单片机为写操作；E是使能信号。 读操作如下图所示
写操作如下图所示
在12864液晶中，开发商将一些基本指令已经写入到命令寄存器中，我们调用该指令就可以完成相应的功能。 LCD初始化 初始化操作如下： 1. 芯片上电； 2. 延时40ms以上； 3. 复位操作：RST出现一个上升沿（RST=1;RST=0;RST=1;）； 4. 功能设定； 5. 延时100us以上； 6. 再次进行功能设定； 7. 延时37us； 8. 显示开关控制； 9. 延时100us以上； 10. 清除显示； 11. 延时10ms以上； 12. 进入点设置； 13. 初始化结束； LCD液晶屏初始化过程如图所示为：
打点函数 打点函数是创建GUI的基础，打点函数的书写分为以下几个步骤： 1. 进入扩展模式 2. 写入打点地址 3. 读取该地址的数据 4. 修改该地址的数据 5. 将修改后的数据输入LCD中 6. 进入普通模式 GDRAM地址分布情况，需要注意的是横纵坐标的起始地址都是0x80，还有上下半屏的横坐标是不一样的，下半屏的横坐标要加上0x08，而纵坐标跟对应的上半屏的纵坐标是一样的。GDRAM地址分布图，如图所示。
下面的函数是12864与FFT算法的一个结合，里面设置了一个门函数，12864上显示的结果则是一个sinc函数，证明结果是正确的。 #include
#include
#include
#define N 128
#define PI 3.141592653589
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define RS (1<<4)
#define RW (1<<5)
#define EN (1<<6)
//
typedef struct
{
int real;
int img;
}complex;
void initw(); //初始化旋转因子 void bitReverse(); //比特反转 void FFT();
complex x[N]; uchar vis[N];
void delayms(uint ms) { uint i,j; for(i=0;i
//写数据 void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) //写数据函数 { // ReadStatusLCM(); //检测忙 delayms(1); PORTA|=RS; //RS=1 delayms(1); PORTA&=~RW; //RW=0 delayms(1); PORTA|=EN; //EN=1 delayms(1); PORTB=WDLCM; //输出数据 delayms(1); PORTA&=~EN; //EN=0 delayms(1); }
//写指令 void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM) //写命令函数 { // ReadStatusLCM(); //根据需要检测忙 delayms(1); PORTA&=~RS; //RS=0 delayms(1); PORTA&=~RW; //RW=0 delayms(1); PORTA|=EN; //EN=1 delayms(1); PORTB=WCLCM; //输出指令 delayms(1); PORTA&=~EN; //EN=0 delayms(1); }
//读状态:检测忙 void ReadStatusLCM() //读状态函数 { uchar temp; uchar flag = 1; while(flag==1) { PORTB=0xff; delayms(1); DDRB=0x00; //端口B改为输入 delayms(1); PORTA&=~RS; //RS=0 delayms(1); PORTA|=RW; //RW=1 delayms(1); PORTA|=EN; //EN=1 delayms(10); temp = PINB; //读端口B delayms(10); DDRB=0xff; //端口B改为 delayms(10); PORTA&=~EN; //EN=0 delayms(1); if(temp>>7==0) flag = 0; } }
uchar read_data() //读数据函数 { uchar lcd_data; PORTB=0xff; DDRB=0x00; PORTA|=RW; PORTA|=RS; delayms(10); PORTA|=EN; delayms(10); lcd_data=PINB; delayms(10); PORTA&=~EN; DDRB=0xff; return(lcd_data) ; } void point(uchar x,uchar y) //打点函数，最重要的函数，GUI的基础 { uchar x_Dyte,x_byte; uchar y_Dyte,y_byte; uchar GDRAM_hbit,GDRAM_lbit; WriteCommandLCM(0x36); x_Dyte=x/16; x_byte=x&0x0f; y_Dyte=y/32; y_byte=y&0x1f;
WriteCommandLCM(0x80+y_byte); WriteCommandLCM(0x80+x_Dyte+8*y_Dyte); read_data(); GDRAM_hbit=read_data(); GDRAM_lbit=read_data(); delayms(10); WriteCommandLCM(0x80+y_byte); WriteCommandLCM(0x80+x_Dyte+8*y_Dyte); delayms(10); if(x_byte<8) { WriteDataLCM(GDRAM_hbit|(0x01<<(7-x_byte))); WriteDataLCM(GDRAM_lbit); } else { WriteDataLCM(GDRAM_hbit); WriteDataLCM(GDRAM_lbit|(0x01<<(15-x_byte))); } WriteCommandLCM(0x30); }
//LCM初始化 void LCMInit(void) { WriteCommandLCM(0x30); //三次显示模式设置，不检测忙信号 delayms(10); WriteCommandLCM(0x30); delayms(10); WriteCommandLCM(0x30); delayms(10); WriteCommandLCM(0x30); //显示模式设置,开始要求每次检测忙信号 WriteCommandLCM(0x08); //关闭显示 WriteCommandLCM(0x01); //显示清屏 WriteCommandLCM(0x06); //显示光标移动设置 WriteCommandLCM(0x0C); //显示开及光标设置 }
void clear(uchar dat) //清屏函数 { uchar i,j,k; uchar addr=0x80; for(i=0;i<2;i++) { for(j=0;j<32;j++) { for(k=0;k<8;k++) { WriteCommandLCM(0x36); WriteCommandLCM(0x80+j); WriteCommandLCM(addr+k); WriteDataLCM(dat); WriteDataLCM(dat); } } addr=0x88; } WriteCommandLCM(0x36); WriteCommandLCM(0x30); }
void heng(uchar a) { uchar i; for(i=0;i<127;i++) point(i,a); } void su(uchar a) { uchar i; for(i=0;i<63;i++) point(a,i); }
void FFT() { int i,j,k,t,P,B,m; complex up,down,product; for (i=0;i<7;i++) { B=1<>j)&1)*(1<<(6-j));
if(vis[i]==0)
{
tmp3=x[i];
x[i]=x[tmp2];
x[tmp2]=tmp3;
vis[i]=1;
vis[tmp2]=1;
}
}
}
void xian(uchar x,uchar y) { uchar i; for(i=63;i>=y;i--) point(x,i); } //主函数 void main(void) { uchar ii,y; float tmp; //端口初始化 DDRA=0xff; PORTA=0xff; DDRB=0xff; PORTB=0xff; DDRD=0xff; PORTD=0x00; delayms(20); delayms(20); LCMInit(); //LCM初始化 //液晶初始化 delayms(100); clear(0x00); heng(0); heng(63); su(0); su(127); for (ii=0;ii<20;ii++) { x[ii].real=3; x[ii].img=0; } for (ii=20;ii<128;ii++) { x[ii].real=0; x[ii].img=0; } initw(); bitReverse(); FFT(); for(ii=64;ii<128;ii++) { tmp=sqrt((x[ii].real*x[ii].real)+(x[ii].img*x[ii].img)); y= 63-(int)tmp; point(ii-64,y); xian(ii-64,y); } for(ii=0;ii<64;ii++) { tmp=sqrt((x[ii].real*x[ii].real)+(x[ii].img*x[ii].img)); y= 63-(int)tmp; point(ii+64,y); xian(ii+64,y); } while(1); } 得到的图片：
MATLAB仿真图形：
void initw(); //初始化旋转因子 void bitReverse(); //比特反转 void FFT();
complex x[N]; uchar vis[N];
void delayms(uint ms) { uint i,j; for(i=0;i
上图是8点FFT运算，按照上图的流程所示，FFT运算主要有两步，一步是比特反转，就是右边不是按照0、1、2、3……这样顺序进行计算的，而左边是的，两边的关系就是进行一个比特反转。可以看到右边0对应二进制为000，左边对应二进制为000，右边1二进制001，左边4对应二进制100，依次下去，可以清楚看到，对于8位FFT运算，对应二进制有三位，而左右两边的关系恰巧是按照中间位进行了个反转。
FFT运算第二步就是乘以旋转因子，注意的是这里是复数运算，虚部和实部都要加入运算。乘以旋转因子后对进行加减运算得到新的值，依次下去得到最终解。
由于单片机内存的限制，因而对于传统的FFT算法，我进行了些改进，原则就是尽量地少使用变量，一个变量可以重复的使用是最理想的了，大家可以在程序中看出。个人意见这是能节省变量最少的了，如果有好的方法，希望可以告诉我下，我的邮箱是albertvictordu@139.com，谢谢！
下面是12864液晶驱动程序的写法： LCD12864液晶，即像素为128*64的显示液晶。它的每一行横向一共有128个可显示点，每一列纵向有64个，这些“点”其实也都是一个个发光二极管。它可以在一个16*16的点阵区域上显示一个中文，也可以在一个8*16的点阵区域显示一个非中文字符，一般称为半宽字体。即一个中文字所占显示面积是一个非中文字符的两倍。 关于驱动函数的书写，是液晶显示的基础，整个液晶驱动主要有四个函数组成： 1、写命令函数； 2、写数据函数； 3、读状态函数； 4、读数据函数； 这四个函数并不是必须全部写的，具体要看你实现的功能，如果只是单纯的显示汉字和字符，写命令、写数据、读状态这三个函数就够了，如过你还需要进行一些绘图的操作，那读数据函数也必须书写。 另外关于读状态函数，其实也就是用于判忙操作，原则上每次对控制器进行读写操作之前，都必须进行读写检测，由于单片机的操作速度慢于液晶控制器的反应速度，因此可不进行读写检测，或者只进行简短的延时即可。因此，读状态函数也可以不写，只用简短的延时函数替换即可。 单片机用于控制LCD的管脚主要为RS、RW和E管脚，分别的功能是RS为0时，对应单片机访问的是命令寄存器，为1时对应数据寄存器；RW为1时，对应单片机操作为读操作，为0时对应单片机为写操作；E是使能信号。 读操作如下图所示
写操作如下图所示
在12864液晶中，开发商将一些基本指令已经写入到命令寄存器中，我们调用该指令就可以完成相应的功能。 LCD初始化 初始化操作如下： 1. 芯片上电； 2. 延时40ms以上； 3. 复位操作：RST出现一个上升沿（RST=1;RST=0;RST=1;）； 4. 功能设定； 5. 延时100us以上； 6. 再次进行功能设定； 7. 延时37us； 8. 显示开关控制； 9. 延时100us以上； 10. 清除显示； 11. 延时10ms以上； 12. 进入点设置； 13. 初始化结束； LCD液晶屏初始化过程如图所示为：
打点函数 打点函数是创建GUI的基础，打点函数的书写分为以下几个步骤： 1. 进入扩展模式 2. 写入打点地址 3. 读取该地址的数据 4. 修改该地址的数据 5. 将修改后的数据输入LCD中 6. 进入普通模式 GDRAM地址分布情况，需要注意的是横纵坐标的起始地址都是0x80，还有上下半屏的横坐标是不一样的，下半屏的横坐标要加上0x08，而纵坐标跟对应的上半屏的纵坐标是一样的。GDRAM地址分布图，如图所示。
下面的函数是12864与FFT算法的一个结合，里面设置了一个门函数，12864上显示的结果则是一个sinc函数，证明结果是正确的。 #include
void initw(); //初始化旋转因子 void bitReverse(); //比特反转 void FFT();
complex x[N]; uchar vis[N];
void delayms(uint ms) { uint i,j; for(i=0;i
//写数据 void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) //写数据函数 { // ReadStatusLCM(); //检测忙 delayms(1); PORTA|=RS; //RS=1 delayms(1); PORTA&=~RW; //RW=0 delayms(1); PORTA|=EN; //EN=1 delayms(1); PORTB=WDLCM; //输出数据 delayms(1); PORTA&=~EN; //EN=0 delayms(1); }
//写指令 void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM) //写命令函数 { // ReadStatusLCM(); //根据需要检测忙 delayms(1); PORTA&=~RS; //RS=0 delayms(1); PORTA&=~RW; //RW=0 delayms(1); PORTA|=EN; //EN=1 delayms(1); PORTB=WCLCM; //输出指令 delayms(1); PORTA&=~EN; //EN=0 delayms(1); }
//读状态:检测忙 void ReadStatusLCM() //读状态函数 { uchar temp; uchar flag = 1; while(flag==1) { PORTB=0xff; delayms(1); DDRB=0x00; //端口B改为输入 delayms(1); PORTA&=~RS; //RS=0 delayms(1); PORTA|=RW; //RW=1 delayms(1); PORTA|=EN; //EN=1 delayms(10); temp = PINB; //读端口B delayms(10); DDRB=0xff; //端口B改为 delayms(10); PORTA&=~EN; //EN=0 delayms(1); if(temp>>7==0) flag = 0; } }
uchar read_data() //读数据函数 { uchar lcd_data; PORTB=0xff; DDRB=0x00; PORTA|=RW; PORTA|=RS; delayms(10); PORTA|=EN; delayms(10); lcd_data=PINB; delayms(10); PORTA&=~EN; DDRB=0xff; return(lcd_data) ; } void point(uchar x,uchar y) //打点函数，最重要的函数，GUI的基础 { uchar x_Dyte,x_byte; uchar y_Dyte,y_byte; uchar GDRAM_hbit,GDRAM_lbit; WriteCommandLCM(0x36); x_Dyte=x/16; x_byte=x&0x0f; y_Dyte=y/32; y_byte=y&0x1f;
WriteCommandLCM(0x80+y_byte); WriteCommandLCM(0x80+x_Dyte+8*y_Dyte); read_data(); GDRAM_hbit=read_data(); GDRAM_lbit=read_data(); delayms(10); WriteCommandLCM(0x80+y_byte); WriteCommandLCM(0x80+x_Dyte+8*y_Dyte); delayms(10); if(x_byte<8) { WriteDataLCM(GDRAM_hbit|(0x01<<(7-x_byte))); WriteDataLCM(GDRAM_lbit); } else { WriteDataLCM(GDRAM_hbit); WriteDataLCM(GDRAM_lbit|(0x01<<(15-x_byte))); } WriteCommandLCM(0x30); }
//LCM初始化 void LCMInit(void) { WriteCommandLCM(0x30); //三次显示模式设置，不检测忙信号 delayms(10); WriteCommandLCM(0x30); delayms(10); WriteCommandLCM(0x30); delayms(10); WriteCommandLCM(0x30); //显示模式设置,开始要求每次检测忙信号 WriteCommandLCM(0x08); //关闭显示 WriteCommandLCM(0x01); //显示清屏 WriteCommandLCM(0x06); //显示光标移动设置 WriteCommandLCM(0x0C); //显示开及光标设置 }
void clear(uchar dat) //清屏函数 { uchar i,j,k; uchar addr=0x80; for(i=0;i<2;i++) { for(j=0;j<32;j++) { for(k=0;k<8;k++) { WriteCommandLCM(0x36); WriteCommandLCM(0x80+j); WriteCommandLCM(addr+k); WriteDataLCM(dat); WriteDataLCM(dat); } } addr=0x88; } WriteCommandLCM(0x36); WriteCommandLCM(0x30); }
void heng(uchar a) { uchar i; for(i=0;i<127;i++) point(i,a); } void su(uchar a) { uchar i; for(i=0;i<63;i++) point(a,i); }
void FFT() { int i,j,k,t,P,B,m; complex up,down,product; for (i=0;i<7;i++) { B=1<
void xian(uchar x,uchar y) { uchar i; for(i=63;i>=y;i--) point(x,i); } //主函数 void main(void) { uchar ii,y; float tmp; //端口初始化 DDRA=0xff; PORTA=0xff; DDRB=0xff; PORTB=0xff; DDRD=0xff; PORTD=0x00; delayms(20); delayms(20); LCMInit(); //LCM初始化 //液晶初始化 delayms(100); clear(0x00); heng(0); heng(63); su(0); su(127); for (ii=0;ii<20;ii++) { x[ii].real=3; x[ii].img=0; } for (ii=20;ii<128;ii++) { x[ii].real=0; x[ii].img=0; } initw(); bitReverse(); FFT(); for(ii=64;ii<128;ii++) { tmp=sqrt((x[ii].real*x[ii].real)+(x[ii].img*x[ii].img)); y= 63-(int)tmp; point(ii-64,y); xian(ii-64,y); } for(ii=0;ii<64;ii++) { tmp=sqrt((x[ii].real*x[ii].real)+(x[ii].img*x[ii].img)); y= 63-(int)tmp; point(ii+64,y); xian(ii+64,y); } while(1); } 得到的图片：
MATLAB仿真图形：