第11章 StatisticsMathFunctions的使用(一)

    本期教程主要讲解统计函数中的最大值，最小值，平均值和功率的计算。

    11.1 最大值Maximum

    11.2 最小值Minimum

    11.3 平均值Mean

    11.4 功率Power

    11.5 总结

11.1  最大值Maximum

    这部分函数用于计算数组中的最大值，并返回数组中的最大值和最大值在数组中的位置。

    此函数的使用比较简单，函数定义如下：

      void arm_max_f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t* pResult, uint32_t * pIndex)

    参数定义：

            [in] *pSrc      points to the inputvector   

            [in] blockSize  length of the inputvector   

            [out] *pResult   maximum value returned here   

            [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

函数定义如下：

      voidarm_max_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult, uint32_t *pIndex)

参数定义：

            [in] *pSrc      points to the inputvector   

            [in] blockSize  length of the inputvector   

            [out] *pResult   maximum value returned here   

            [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

函数定义如下：

      voidarm_max_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult, uint32_t *pIndex)

参数定义：

             [in] *pSrc      points to the inputvector   

            [in] blockSize  length of the inputvector   

            [out] *pResult   maximum value returned here   

            [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

函数定义如下：

      voidarm_max_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

            [in] *pSrc      points to the inputvector   

            [in] blockSize  length of the inputvector   

            [out] *pResult   maximum value returned here   

             [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中最大值的求解

实验内容：

           1. 按下按键K1, 串口打印函数DSP_Max的输出结果

实验现象：

           通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: DSP_Max
   
4. *    功能说明: 求最大值
   
5. *    形    参：无
   
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void DSP_Max(void)
   
10. {                                                                                             
    
11.      float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    
12.                                                                                                        (1)
    
13.      float32_t pResult;
    
14.      uint32_t pIndex;
    
15.    
    
16.      q31_t pSrc1[10];
    
17.      q31_t pResult1;
    
18.    
    
19.      q15_t pSrc2[10];
    
20.      q15_t pResult2;
    
21.    
    
22.      q7_t pSrc3[10];
    
23.      q7_t pResult3;
    
24.    
    
25.      arm_max_f32(pSrc, 10, &pResult, &pIndex);
    
26.      printf("arm_max_f32 : pResult = %f  pIndex = %d\r\n", pResult, pIndex);
    
27.    
    
28.      /*****************************************************************/
    
29.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
30.      {
    
31.           pSrc1[pIndex] = rand();                                                                   (2)
    
32.      }
    
33.      arm_max_q31(pSrc1, 10, &pResult1, &pIndex);
    
34.      printf("arm_max_q31 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult1, pIndex);
    
35.    
    
36.      /*****************************************************************/
    
37.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
38.      {
    
39.           pSrc2[pIndex] = rand()%32768;                                                             (3)
    
40.      }
    
41.      arm_max_q15(pSrc2, 10, &pResult2, &pIndex);
    
42.      printf("arm_max_q15 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult2, pIndex);
    
43.    
    
44.      /*****************************************************************/
    
45.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
46.      {
    
47.           pSrc3[pIndex] = rand()%128;                                                               (4)
    
48.      }
    
49.      arm_max_q7(pSrc3, 10, &pResult3, &pIndex);
    
50.      printf("arm_max_q7 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult3, pIndex);
    
51.      printf("******************************************************************\r\n");
    
52. }

1.    这里10个浮点随机数是通过matlab生成的，生成方法很简单，在命令窗口输入命令：

    rand(1, 10)  %1行10列

    获取结果如下：

    如果想获取整形随机数，可以使用函数：

    randi(32768,  1,10)  %生成的随机数不超过32768， 1行10列。

2.    使用stdlib.h中的rand生成伪随机数。

3.    通过对32768求余获得可以用于函数arm_max_q15的数据。

4.    通过对128求余获得可以用于函数arm_max_q7的数据。

11.2  最小值Minimum

    这部分函数用于计算数组中的最小值，并返回数组中的最小值和最小值在数组中的位置。

此函数的使用比较简单，函数定义如下：

    void arm_min _f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t *pResult, uint32_t * pIndex)

参数定义：

          [in] *pSrc      points to the inputvector   

          [in] blockSize  length of the inputvector   

          [out] *pResult   maximum value returned here   

           [out] *pIndex    index of maximum value returned here   

函数定义如下：

    void arm_ min _q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult, uint32_t* pIndex)

参数定义：

          [in] *pSrc      points to the inputvector   

          [in] blockSize  length of the inputvector   

          [out] *pResult   maximum value returned here   

    [out] *pIndex   index of maximum value returned here

函数定义如下：

    void arm_ min _q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult, uint32_t* pIndex)

参数定义：

          [in] *pSrc      points to the inputvector   

          [in] blockSize  length of the inputvector   

          [out] *pResult   maximum value returned here   

    [out] *pIndex   index of maximum value returned here

函数定义如下：

    void arm_ min _q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult, uint32_t* pIndex)

参数定义：

          [in] *pSrc      points to the inputvector   

          [in] blockSize  length of the inputvector   

          [out] *pResult   maximum value returned here   

    [out] *pIndex   index of maximum value returned here

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中最小值的求解

实验内容：

           1. 按下按键K2, 串口打印函数DSP_Min的输出结果

实验现象：

           通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: DSP_Min
   
4. *    功能说明: 求最小值
   
5. *    形    参：无
   
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void DSP_Min(void)                                                                              (1)
   
10. {
    
11.      float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    
12.      float32_t pResult;
    
13.      uint32_t pIndex;
    
14.    
    
15.      q31_t pSrc1[10];
    
16.      q31_t pResult1;
    
17.    
    
18.      q15_t pSrc2[10];
    
19.      q15_t pResult2;
    
20.    
    
21.      q7_t pSrc3[10];
    
22.      q7_t pResult3;
    
23.    
    
24.      arm_min_f32(pSrc, 10, &pResult, &pIndex);
    
25.      printf("arm_min_f32 : pResult = %f  pIndex = %d\r\n", pResult, pIndex);
    
26.    
    
27.      /*****************************************************************/
    
28.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
29.      {
    
30.           pSrc1[pIndex] = rand();
    
31.      }
    
32.      arm_min_q31(pSrc1, 10, &pResult1, &pIndex);
    
33.      printf("arm_min_q31 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult1, pIndex);
    
34.    
    
35.      /*****************************************************************/
    
36.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
37.      {
    
38.           pSrc2[pIndex] = rand()%32768;
    
39.      }
    
40.      arm_min_q15(pSrc2, 10, &pResult2, &pIndex);
    
41.      printf("arm_min_q15 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult2, pIndex);
    
42.    
    
43.      /*****************************************************************/
    
44.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
45.      {
    
46.           pSrc3[pIndex] = rand()%128;
    
47.      }
    
48.      arm_min_q7(pSrc3, 10, &pResult3, &pIndex);
    
49.      printf("arm_min_q7 : pResult = %d  pIndex = %d\r\n", pResult3, pIndex);
    
50.      printf("******************************************************************\r\n");
    
51. }

1.    这里求最小值跟上面求最大值基本是一样的。

11.3  平均值Mean

这部分函数用于计算数组的平均值。公式描述如下：

    Result =(pSrc[0] + pSrc[1] + pSrc[2] + ... + pSrc[blockSize-1]) / blockSize;   

此函数的使用比较简单，函数定义如下：

    voidarm_mean_f32(float32_t * pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

函数定义如下：

    voidarm_mean_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

注意事项：

    求平均前的数据之和是赋值给了64位累加器，然后再求平均。

函数定义如下：

    voidarm_mean_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q15_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

注意事项：

      求平均前的数据之和是赋值给了32位累加器，然后再求平均。

函数定义如下：

    voidarm_mean_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q7_t * pResult)

参数定义：

    [in]*pSrc      points to the input vector

    [in] blockSize  length of the input vector

    [out]*pResult  mean value returned here

注意事项：

     求平均前的数据之和是赋值给了32位累加器，然后再求平均。

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中平均值的求解

实验内容：

           1. 按下按键K3, 串口打印函数DSP_Mean的输出结果

实验现象：

            通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: DSP_Mean
   
4. *    功能说明: 求平均
   
5. *    形    参：无
   
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void DSP_Mean(void)
   
10. {
    
11.      float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    
12.      float32_t pResult;
    
13.      uint32_t pIndex;
    
14.    
    
15.      q31_t pSrc1[10];
    
16.      q31_t pResult1;
    
17.    
    
18.      q15_t pSrc2[10];
    
19.      q15_t pResult2;
    
20.    
    
21.      q7_t pSrc3[10];
    
22.      q7_t pResult3;
    
23.    
    
24.      arm_mean_f32(pSrc, 10, &pResult);
    
25.      printf("arm_mean_f32 : pResult = %f\r\n", pResult);
    
26.    
    
27.      /*****************************************************************/
    
28.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
29.      {
    
30.           pSrc1[pIndex] = rand();
    
31.      }
    
32.      arm_mean_q31(pSrc1, 10, &pResult1);
    
33.      printf("arm_mean_q31 : pResult = %d\r\n", pResult1);
    
34.    
    
35.      /*****************************************************************/
    
36.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
37.      {
    
38.           pSrc2[pIndex] = rand()%32768;
    
39.      }
    
40.      arm_mean_q15(pSrc2, 10, &pResult2);
    
41.      printf("arm_mean_q15 : pResult = %d\r\n", pResult2);
    
42.    
    
43.      /*****************************************************************/
    
44.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
45.      {
    
46.           pSrc3[pIndex] = rand()%128;
    
47.      }
    
48.      arm_mean_q7(pSrc3, 10, &pResult3);
    
49.      printf("arm_mean_q7 : pResult = %d\r\n", pResult3);
    
50.      printf("******************************************************************\r\n");
    
51. }

11.4  功率Power

这部分函数用于计算数组的功率。公式描述如下：

    Result =pSrc[0] * pSrc[0] + pSrc[1] * pSrc[1] + pSrc[2] * pSrc[2] + ... +pSrc[blockSize-1] * pSrc[blockSize-1];   

函数定义如下：

    void arm_power_f32(float32_t* pSrc, uint32_t blockSize, float32_t * pResult)

参数定义：

    [in]  *pSrc     points to the input vector   

    [in]  blockSize  length of the input vector   

    [out]*pResult  sum of the squares valuereturned here

函数定义如下：

    voidarm_power_q31(q31_t * pSrc, uint32_t blockSize, q63_t * pResult)

参数定义：

    [in]  *pSrc     points to the input vector   

     [in]  blockSize  length of the input vector   

     [out]*pResult  sum of the squares valuereturned here   

注意事项：

    输入参数是1.31格式，两个数据的乘积就是1.31*1.31 = 2.62格式，这里将此结果右移14位，也就是将低14位数据截取掉，最终的输出做64位饱和运算，结果是16.48格式。

函数定义如下：

    voidarm_power_q15(q15_t * pSrc, uint32_t blockSize, q63_t * pResult)

参数定义：

     [in]  *pSrc     points to the input vector   

     [in]  blockSize  length of the input vector   

     [out]*pResult  sum of the squares valuereturned here   

注意事项：

    输入参数是1.15格式，两个数据的乘积就是1.15*1.15 = 2.30格式，最终的输出做64位饱和运算，结果是34.30格式。

函数定义如下：

    voidarm_power_q7(q7_t * pSrc, uint32_t blockSize, q31_t * pResult)

参数定义：

    [in]  *pSrc     points to the input vector   

    [in]  blockSize  length of the input vector   

     [out]*pResult  sum of the squares valuereturned here   

注意事项：

     输入参数是1.7格式，两个数据的乘积就是1.7*1.7 = 2.14格式，最终的输出做32位饱和运算，结果是18.14格式。

实验目的：

    1. 学习FastMathFunctions中功率的求解

实验内容：

           1. 按下摇杆UP键, 串口打印函数DSP_Power的输出结果

实验现象：

            通过窗口上位机软件SecureCRT（V5光盘里面有此软件）查看打印信息现象如下：

程序设计：

1. /*
   
2. *********************************************************************************************************
   
3. *    函 数 名: DSP_Power
   
4. *    功能说明: 求功率
   
5. *    形    参：无
   
6. *    返 回 值: 无
   
7. *********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void DSP_Power(void)
   
10. {
    
11.      float32_t pSrc[10] = {0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898};
    
12.      float32_t pResult;
    
13.      uint32_t pIndex;
    
14.    
    
15.      q31_t pSrc1[10];
    
16.      q63_t pResult1;
    
17.    
    
18.      q15_t pSrc2[10];
    
19.      q63_t pResult2;
    
20.    
    
21.      q7_t pSrc3[10];
    
22.      q31_t pResult3;
    
23.    
    
24.      arm_power_f32(pSrc, 10, &pResult);
    
25.      printf("arm_power_f32 : pResult = %f\r\n", pResult);
    
26.    
    
27.      /*****************************************************************/
    
28.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
29.      {
    
30.           pSrc1[pIndex] = rand();
    
31.      }
    
32.      arm_power_q31(pSrc1, 10, &pResult1);
    
33.      printf("arm_power_q31 : pResult = %lld\r\n", pResult1);
    
34.    
    
35.      /*****************************************************************/
    
36.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
37.      {
    
38.           pSrc2[pIndex] = rand()%32768;
    
39.      }
    
40.      arm_power_q15(pSrc2, 10, &pResult2);
    
41.      printf("arm_power_q15 : pResult = %lld\r\n", pResult2);
    
42.    
    
43.      /*****************************************************************/
    
44.      for(pIndex = 0; pIndex < 10; pIndex++)
    
45.      {
    
46.           pSrc3[pIndex] = rand()%128;
    
47.      }
    
48.      arm_power_q7(pSrc3, 10, &pResult3);
    
49.      printf("arm_power_q7 : pResult = %d\r\n", pResult3);
    
50.      printf("******************************************************************\r\n");
    
51. }

11.5  总结

    本期教程就跟大家讲这么多，有兴趣的可以深入研究这些函数源码的实现。

学习学习，谢谢分享！