嵌入式开发：傅里叶变换（5）：STM32和Matlab联调验证FFT

news2025/7/19 17:55:24

1. MATLAB获取 STM32 的原始数据

2. 将数据上传到电脑

3. MATLAB 接收数据并验证

STM32进行傅里叶代码

结果分析

STM32 和 MATLAB 联调是嵌入式开发中常见的工作流程，通常目的是将 STM32 采集的数据或控制信号传输到 MATLAB 中进行实时处理、分析和可视化，同时也可以将在开发板上运行算法，然后再与Matlab计算的结果做对比，对我们的算法进行验证。

以在项目中对磁通门传感器进行数据处理为例，进行在 STM32 和 MATLAB 联调，以下是三个关键步骤：

1. MATLAB获取 STM32 的原始数据

在 STM32 上，首先需要从传感器或其他外设获取原始数据。这个过程通常涉及：

配置 ADC、传感器接口（如 I2C、SPI 等）来读取传感器数据。
将采集到的数据存储到数组或缓冲区中，准备传输。

示例代码：

// 这是采集到的原始数据：Flugate_frame.dataBuf的缓存数组，包含磁通门传感器X、Y、Z三个轴的数据
// 数据填充过程，读取磁通门传感器X轴数据到数组中，先对X轴的数据做FFT变换
								                                                                                                                         
int groupCount = Flugate_frame.dataLen / 12;  /* 每组12字节(x,y,z) */								                                                                                                                     
for (int i = 0; i < groupCount; i++)								                                                                                                                     
{ 										                                                                                                    
    if(Flugate_Date.Data_idx < 512)										                                                                                                                     
    {	
        //从原始数据缓存数组中提取X轴的数据到数组Flugate_Date.axis_X_Data_FFT_Input中，作为FFT的输入											                        
        memcpy(&Flugate_Date.axis_X_Data_FFT_Input[Flugate_Date.Data_idx], 
        &Flugate_frame.dataBuf[i*12 + 0], 4);										 												                                                                                
        Flugate_Date.Data_idx++;//数据组数										                                                                                 
    }								                                                                                                                         
}

2. 将数据上传到电脑

在 STM32 上，使用串口（USART）、USB、I2C、SPI 或网络通信（如 TCP/IP）将原始数据发送到计算机。

通过串口发送数据：使用 HAL_UART_Transmit() 或直接操作串口接口，发送数据到计算机。
通过 USB：将 STM32 配置为 USB 虚拟串口或 USB 存储设备，将数据通过 USB 上传到计算机。
通过网络（TCP/IP）：如果 STM32 具有网络接口（如以太网或 Wi-Fi），则可以通过 TCP/IP 协议将数据传输到计算机。

示例代码（串口发送数据）：

comSendBuf(COM4, (uint8_t*)&Flugate_Date.axis_X_Data_FFT_Input[Flugate_Date.Data_idx], 4);

3. MATLAB 接收数据并验证

在 MATLAB 中，接收 STM32 上传的数据，进行验证、处理和可视化：

打开串口：在 MATLAB 中使用 serialport 打开与 STM32 的连接，我这里是通过串口发送数据，所以用到 serialport 来接收数据。
接收数据：使用 read 等函数接收数据。
数据验证与处理：接收的数据可以进行校验、滤波、分析或可视化，确保其正确性。
STM2发送的数据是来自传感器，每个数据均为4个字节，共发送了512个数据，对这512个数据进行FFT变换。

示例代码（MATLAB 接收数据）：

clear;

serialObj = serialport('COM11',  115200);  % 替换为正确的串口号

% 设置超时时间为 200 秒
serialObj.Timeout = 200;  % 设置超时为 20 秒

% 读取 512 * 4个 字节的数据
numFloats = 512;
% 按字节读取数据
data_UINT8 = read(serialObj, numFloats * 4, "uint8");  

% 将字节数据重新排列为 4 字节一组
% 重塑为 512 行，每行 4 字节
data_UINT8 = reshape(data_UINT8, 4, 512).' ;  

% 更改数据大小端
data_UINT8_change = fliplr(data_UINT8);

% 创建一个 512x1 的全零数组
float_value = zeros(512, 0);  

for index = 1:512
% 将四个字节合并成一个32位无符号整数
int_value = bitshift(data_UINT8_change(index,1), 24) + bitshift(data_UINT8_change(index,2), 16) + bitshift(data_UINT8_change(index,3), 8) + data_UINT8_change(index,4);
% 将该无符号整数转换为float
% int_value 需要先转为int32类型
float_value(index) = typecast(int32(int_value), 'single');  

end
% 关闭串口连接
clear serialObj;

%进行ftft
%采样频率
Fs = 512;
%采样点数
N = 512;
float_value_FFT = fft(float_value,N);

Mag = abs(float_value_FFT);