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[TOC]
本文档主要介绍 K230 FFT的api，内容主要包括 api使用及测试程序介绍。
本文档（本指南）主要适用于以下人员：
- 技术支持工程师
- 软件开发工程师
| 简称 | 说明 |
|---|---|
| FFT | Fast Fourier Transform，离散傅里叶变换快速算法 |
| IFFT | Inverse fast Fourier transform，快速傅里叶逆变换 |
| 文档版本号 | 修改说明 | 修改者 | 日期 |
|---|---|---|---|
| V1.0 | 初版 | 王建新 | 2023-08-08 |
K230 的FFT模块主要用于硬件加速FFT、IFFT的计算，其特性如下：
支持64、128、256、512、1024、2048、4096点fft、ifft计算。 支持int16计算精度，即输入输出的实部、虚部均为int16格式。 支持标准的axi4 slave接口，参数配置与数据搬移均使用该接口。 输入支持RIRI....、RRRR....（纯实部）、RRRR...IIII...格式排列，输出支持RIRI....、RRRR...IIII...格式排列。 采用基2-时间抽取的计算方式，内部只有一个蝶形算子。 采用单时钟域设计，总线时钟同时做为运算时钟，以节省跨时钟域的开销。 4096点fft/ifft的计算时长控制在1ms以内，包括数据搬移、计算、中断交互的总开销。 支持中断mask、原始中断查询。
k230 FFT模块主要提供了以下 API：
【描述】
fft或ifft计算核心函数。
【语法】
int kd_mpi_fft_or_ifft(k_fft_args_st * fft_args); 【参数】
| 参数名称 | 描述 | 输入/输出 |
|---|---|---|
| fft_args | fft参数 k_fft_args_st | 输入/输出 |
【返回值】
| 返回值 | 描述 |
|---|---|
| 0 | 成功。 |
| 非 0 | 失败 |
【芯片差异】
无
【需求】
- 头文件：mpi_fft_api.h
- 库文件：libfft.a
【注意】
无
【举例】
int kd_mpi_fft(int point , k_fft_input_mode_e im, k_fft_out_mode_e om,
k_u32 timeout , k_u16 shift ,
short *rx_in, short *iy_in, short *rx_out, short *iy_out)
{
int ret = 0 ;
k_fft_args_st fft_args;
ret = kd_mpi_fft_args_init(point, FFT_MODE , im, om, \
timeout, shift, rx_in, iy_in , &fft_args); ERET(ret);
ret = kd_mpi_fft_or_ifft(&fft_args); ERET(ret);
ret = kd_mpi_fft_args_2_array(&fft_args, rx_out, iy_out);ERET(ret);
return 0;
}【相关主题】
无
【描述】
fft_args初始化(辅助函数)
【语法】
int kd_mpi_fft_args_init( int point, k_fft_mode_e mode, k_fft_input_mode_e im,
k_fft_out_mode_e om, k_u32 timeout , k_u16 shift,
short *real, short *imag, k_fft_args_st *fft_args );【参数】
| 参数名称 | 描述 | 输入/输出 |
|---|---|---|
| point | 点数，有效值为64、128、256、512、1024、2048、4096 | 输入 |
| mode | k_fft_mode_e FFT_MODE IFFT_MODE | 输入 |
| im | k_fft_input_mode_e 输入模式 | 输入 |
| om | k_fft_out_mode_e 输出模式 | 输入 |
| time_out | 超时时间 | 输入 |
| shift | 偏移 | 输入 |
| rx_input | 输入实数数据 | 输入 |
| iy_input | 输入虚数数据 | 输入 |
| fft_args | k_fft_args_st 要填充的变量 | 输出 |
【返回值】
| 返回值 | 描述 |
|---|---|
| 0 | 成功。 |
| 非 0 | 失败 |
【芯片差异】
无
【需求】
- 头文件：mpi_fft_api.h
- 库文件：libfft.a
【注意】
无
【举例】
int kd_mpi_fft(int point , k_fft_input_mode_e im, k_fft_out_mode_e om,
k_u32 timeout , k_u16 shift ,
short *rx_in, short *iy_in, short *rx_out, short *iy_out)
{
int ret = 0 ;
k_fft_args_st fft_args;
ret = kd_mpi_fft_args_init(point, FFT_MODE , im, om, \
timeout, shift, rx_in, iy_in , &fft_args); ERET(ret);
ret = kd_mpi_fft_or_ifft(&fft_args); ERET(ret);
ret = kd_mpi_fft_args_2_array(&fft_args, rx_out, iy_out);ERET(ret);
return 0;
}【相关主题】
无
【描述】
把fft输出转换成数组(辅助函数,方便打印)。
【语法】
int kd_mpi_fft_args_2_array(k_fft_args_st * fft_args, short *rx, short *iy); 【参数】
| 参数名称 | 描述 | 输入/输出 |
|---|---|---|
| fft_args | k_fft_args_st 结构体 | 输入 |
| rx_out | 实数数据 | 输出 |
| iy_out | 虚数数据 | 输出 |
【返回值】
| 返回值 | 描述 |
|---|---|
| 0 | 成功。 |
| 非 0 | 失败 |
【芯片差异】
无
【需求】
- 头文件：mpi_fft_api.h
- 库文件：libfft.a
【注意】
无
【举例】
int kd_mpi_fft(int point , fft_input_mode_e im, fft_out_mode_e om,
k_u32 timeout , k_u16 shift , k_u16 dma_ch,
short *rx_in, short *iy_in, short *rx_out, short *iy_out)
{
int ret = 0 ;
fft_args_st fft_args;
ret = kd_mpi_fft_args_init(point, FFT_MODE , im, om, \
timeout, shift, dma_ch, rx_in, iy_in , &fft_args); ERET(ret);
ret = kd_mpi_fft_or_ifft(&fft_args); ERET(ret);
ret = kd_mpi_fft_args_2_array(&fft_args, rx_out, iy_out);ERET(ret);
return 0;
}【相关主题】
无
【描述】
fft计算,
核心是kd_mpi_fft_args_init, kd_mpi_fft_or_ifft, kd_mpi_fft_args_2_arra三个函数封装到一起，方便使用。
【语法】
int kd_mpi_fft(int point , k_fft_input_mode_e im, k_fft_out_mode_e om,
k_u32 timeout , k_u16 shift ,
short *rx_in, short *iy_in, short *rx_out, short *iy_out);【参数】
| 参数名称 | 描述 | 输入/输出 |
|---|---|---|
| point_num | 点数，有效值为64、128、256、512、1024、2048、4096 | 输入 |
| im | fft_input_mode_e 输入模式 | 输入 |
| om | fft_out_mode_e 输出模式 | 输入 |
| time_out | 超时时间 | 输入 |
| shift | 偏移 | 输入 |
| rx_input | 输入实数数据 | 输入 |
| iy_input | 输入虚数数据 | 输入 |
| rx_out | 计算结果实数数据 | 输出 |
| iy_out | 计算结果虚数数据 | 输出 |
【返回值】
| 返回值 | 描述 |
|---|---|
| 0 | 成功。 |
| 非 0 | 失败 |
【芯片差异】
无
【需求】
- 头文件：mpi_fft_api.h
- 库文件：libfft.a
【注意】
无
【举例】
static int fft_test(int point)
{
test_build_fft_org_data(point, i_real, i_imag);
//soft_fft_ifft_calc(point);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &begain_time);
kd_mpi_fft(point, RIRI,RR_II_OUT, 0, 0x555, i_real, i_imag, o_h_real, o_h_imag);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &fft_end);
kd_mpi_ifft(point, RIRI,RR_II_OUT, 0, 0xaaa, o_h_real, o_h_imag, o_h_ifft_real, o_h_ifft_imag);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ifft_end);
display_calc_result(point);
return 0;
}【相关主题】
无
【描述】
ifft计算
核心是kd_mpi_fft_args_init, kd_mpi_fft_or_ifft, kd_mpi_fft_args_2_arra三个函数封装到一起，方便使用。
【语法】
int kd_mpi_ifft(int point , k_fft_input_mode_e im, k_fft_out_mode_e om,
k_u32 timeout , k_u16 shift ,
short *rx_in, short *iy_in, short *rx_out, short *iy_out); 【参数】
| 参数名称 | 描述 | 输入/输出 |
|---|---|---|
| point_num | 点数，有效值为64、128、256、512、1024、2048、4096 | 输入 |
| im | fft_input_mode_e 输入模式 | 输入 |
| om | fft_out_mode_e 输出模式 | 输入 |
| time_out | 超时时间 | 输入 |
| shift | 偏移 | 输入 |
| dma_ch | dma通道 0-3有效；其他值非法 | 输入 |
| rx_input | 输入实数数据 | 输入 |
| iy_input | 输入虚数数据 | 输入 |
| rx_out | 计算结果实数数据 | 输出 |
| iy_out | 计算结果虚数数据 | 输出 |
【返回值】
| 返回值 | 描述 |
|---|---|
| 0 | 成功。 |
| 非 0 | 失败 |
【芯片差异】
无
【需求】
- 头文件：mpi_fft_api.h
- 库文件：libfft.a
【注意】
无
【举例】
static int fft_test(int point)
{
test_build_fft_org_data(point, i_real, i_imag);
//soft_fft_ifft_calc(point);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &begain_time);
kd_mpi_fft(point, RIRI,RR_II_OUT, 0, 0x555, i_real, i_imag, o_h_real, o_h_imag);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &fft_end);
kd_mpi_ifft(point, RIRI,RR_II_OUT, 0, 0xaaa, o_h_real, o_h_imag, o_h_ifft_real, o_h_ifft_imag);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ifft_end);
display_calc_result(point);
return 0;
}【相关主题】
无
该功能模块的相关数据类型定义如下：
【说明】fft ioctl 参数
【定义】
typedef union
{
struct {
volatile fft_point_e point:3; //2:0 0:64;1:128;2:256;3:512;4:1024;5:2048;6:4096
volatile k_fft_mode_e mode:1; //3 0:fft 1:ifft
volatile k_fft_input_mode_e im:2; //5:4 0:RIRI....;1:RRRR....（纯实部）;2:RRRR...IIII..
volatile k_fft_out_mode_e om:1; //6 0:RIRI....;1:RRRR...IIII...
volatile k_u64 fft_intr_mask : 1;//7 0:not mask intr; 1:mask intr
volatile k_u16 shift:12; //19:8 [11]第12级右移使能.....[0]第一级右移使能
volatile k_u32 fft_disable_cg : 1;//20 clock gating disable使能信号，write 1 disable fft clock gating
volatile k_u32 reserv : 11 ;//31:21
volatile k_u32 time_out:32;//63:32 表示fft使能后FFT模块计算超时的门限；该值写0表示不存在FFT超时上报中断功能
}__attribute__ ((packed));
volatile k_u64 cfg_value;
} __attribute__ ((packed)) k_fft_cfg_reg_st;
typedef struct {
k_fft_cfg_reg_st reg;
k_char rsv[4];
k_u64 data[FFT_MAX_POINT*4/8]; // input and output;
}k_fft_args_st;【成员】
| 成员名称 | 描述 |
|---|---|
| reg | fft的配置寄存器值 |
| data | fft的输入输出数据 |
【注意事项】
无
【说明】fft ioctl 参数
【定义】
typedef enum {
FFT_MODE = 0,
IFFT_MODE,
}k_fft_mode_e;【成员】
| 成员名称 | 描述 |
|---|---|
| FFT_MODE | fft |
| IFFT_MODE | ifft |
【注意事项】
无
【说明】fft ioctl 参数
【定义】
typedef enum {
RIRI = 0,
RRRR,
RR_II,
} k_fft_input_mode_e;【成员】
| 成员名称 | 描述 |
|---|---|
| RIRI | RIRI格式数据 |
| RRRR | RRRR纯实部数据 |
| RR_II | RR_II格式数据 |
【注意事项】
无
【说明】fft ioctl 参数
【定义】
typedef enum {
RIRI_OUT = 0,
RR_II_OUT,
} k_fft_out_mode_e;【成员】
| 成员名称 | 描述 |
|---|---|
| RIRI_OUT | RIRI格式数据 |
| RR_II_OUT | RR_II格式数据 |
【注意事项】
无