ti/dsplib/examples/fft_ex/fft_example.c

   1 /* ======================================================================= */
   2 /* fft_example.c -- FFT Example File                                       */
   3 /*                                                                         */
   4 /* Rev 0.0.1                                                               */
   5 /*                                                                         */
   6 /* Copyright (C) 2011 Texas Instruments Incorporated - http://www.ti.com/  */
   7 /*                                                                         */
   8 /*                                                                         */
   9 /*  Redistribution and use in source and binary forms, with or without     */
  10 /*  modification, are permitted provided that the following conditions     */
  11 /*  are met:                                                               */
  12 /*                                                                         */
  13 /*    Redistributions of source code must retain the above copyright       */
  14 /*    notice, this list of conditions and the following disclaimer.        */
  15 /*                                                                         */
  16 /*    Redistributions in binary form must reproduce the above copyright    */
  17 /*    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the  */
  18 /*    documentation and/or other materials provided with the               */
  19 /*    distribution.                                                        */
  20 /*                                                                         */
  21 /*    Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the names of  */
  22 /*    its contributors may be used to endorse or promote products derived  */
  23 /*    from this software without specific prior written permission.        */
  24 /*                                                                         */
  25 /*  THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS    */
  26 /*  "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT      */
  27 /*  LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR  */
  28 /*  A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT   */
  29 /*  OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,  */
  30 /*  SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT       */
  31 /*  LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,  */
  32 /*  DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY  */
  33 /*  THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT    */
  34 /*  (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE  */
  35 /*  OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.   */
  36 /*                                                                         */
  37 /*        This example demonstrates the usage of the various FFT kernels   */
  38 /*        provided with the C6x DSPLIB. The example shows:                 */
  39 /*        - Twiddle factor generation for the various kernels              */
  40 /*        - Scaling that needs to be applied to get similar output         */
  41 /*          when using different kernels                                   */
  42 /*        - Demonstrates the usage of FFT APIs                             */
  43 /*                                                                         */
  44 /* ----------------------------------------------------------------------- */
  45 /*            Copyright (c) 2011 Texas Instruments, Incorporated.          */
  46 /*                           All Rights Reserved.                          */
  47 /* ======================================================================= */
  48
  49 #include <stdint.h>
  50 #include <math.h>
  51 #include <ti/dsplib/dsplib.h>
  52
  53 #include "gen_twiddle_fft16x16.h"
  54 #include "gen_twiddle_fft16x32.h"
  55 #include "gen_twiddle_fft32x32.h"
  56
  57 /* Global definitions */
  58 /* Number of samples for which FFT needs to be calculated */
  59 #define N 256
  60 /* Number of unique sine waves in input data */
  61 #define NUM_SIN_WAVES 4
  62
  63 /*
  64     Scale need to be applied (1/2^SCALE) to input data for 16x32 and 32x32
  65     FFT for their output to match 16x16. This is dure to the inherent
  66     scaling present in 16x16 kernel
  67 */
  68 #define SCALE    3
  69
  70
  71 /* Align the tables that we have to use */
  72 #pragma DATA_ALIGN(x_ref, 8);
  73 int32_t x_ref [2*N];
  74
  75 #pragma DATA_ALIGN(x_16x16, 8);
  76 int16_t x_16x16 [2*N];
  77 #pragma DATA_ALIGN(y_16x16, 8);
  78 int16_t y_16x16 [2*N];
  79 #pragma DATA_ALIGN(w_16x16, 8);
  80 int16_t w_16x16 [2*N];
  81
  82 #pragma DATA_ALIGN(x_16x32, 8);
  83 int32_t x_16x32 [2*N];
  84 #pragma DATA_ALIGN(y_16x32, 8);
  85 int32_t y_16x32 [2*N];
  86 #pragma DATA_ALIGN(w_16x32, 8);
  87 int16_t w_16x32 [2*N];
  88
  89 #pragma DATA_ALIGN(x_32x32, 8);
  90 int32_t x_32x32 [2*N];
  91 #pragma DATA_ALIGN(y_32x32, 8);
  92 int32_t y_32x32 [2*N];
  93 #pragma DATA_ALIGN(w_32x32, 8);
  94 int32_t w_32x32 [2*N];
  95
  96 /*
  97     This function generates the input data and also updates the
  98     input data arrays used by the various FFT kernels
  99 */
 100 float x_ref_float [2*N];
 101 void generateInput (int32_t numSinWaves) {
 102     int32_t i, j;
 103     float sinWaveIncFreq, sinWaveMag;
 104
 105     /*
 106         Based on numSinWave information, create the input data. The
 107         input data is first created using floating point dataType. The
 108         floating point data type is then converted to the appropriate
 109         fixed point notation
 110     */
 111     /* Clear the input floating point array */
 112     for (i = 0; i < N; i++) {
 113         x_ref_float[2*i] = (float)0.0;
 114         x_ref_float[2*i + 1] = (float)0.0;
 115     }
 116
 117     /* Calculate the incremental freq for each sin wave */
 118     sinWaveIncFreq = ((float)3.142)/(numSinWaves*(float)1.0);
 119
 120     /* Calculate the magnitude for each sin wave */
 121     sinWaveMag = (float)1.0/(numSinWaves * (float)1.0*N);
 122
 123     /* Create the input array as sum of the various sin wave data */
 124     for (j = 0; j < numSinWaves; j++) {
 125         for (i = 0; i < N; i++) {
 126             x_ref_float[2*i] += sinWaveMag * (float)cos(sinWaveIncFreq*j*i);
 127             x_ref_float[2*i + 1] = (float) 0.0;
 128         }
 129     }
 130
 131     /* Convert the floating point data to reference fixed point data */
 132     for (i = 0; i < N; i++) {
 133         x_ref[2*i] = x_ref_float[2*i] * 2147483648;
 134         x_ref[2*i + 1] = x_ref_float[2*i + 1] * 2147483648;
 135     }
 136
 137     /* Copy the reference input data to the various input arrays */
 138     for (i = 0; i < N; i++) {
 139         x_16x16[2*i] = (x_ref[2*i] >> 16);
 140         x_16x16[2*i + 1] = (x_ref[2*i + 1] >> 16);
 141
 142         x_16x32[2*i] = x_ref[2*i] >> SCALE;
 143         x_16x32[2*i + 1] = x_ref[2*i + 1] >> SCALE;
 144
 145         x_32x32[2*i] = x_ref[2*i] >> SCALE;
 146         x_32x32[2*i + 1] = x_ref[2*i + 1] >> SCALE;
 147     }
 148 }
 149
 150 /*
 151     The seperateRealImg function seperates the real and imaginary data
 152     of the FFT output. This is needed so that the data can be plotted
 153     using the CCS graph feature
 154 */
 155
 156 int16_t y_real_16x16  [N];
 157 int16_t y_imag_16x16  [N];
 158
 159 int32_t y_real_16x32  [N];
 160 int32_t y_imag_16x32  [N];
 161
 162 int32_t y_real_32x32  [N];
 163 int32_t y_imag_32x32  [N];
 164
 165 seperateRealImg () {
 166     int32_t i, j;
 167
 168     for (i = 0, j = 0; j < N; i+=2, j++) {
 169         y_real_16x16[j] = y_16x16[i];
 170         y_imag_16x16[j] = y_16x16[i + 1];
 171
 172         y_real_16x32[j] = y_16x32[i];
 173         y_imag_16x32[j] = y_16x32[i + 1];
 174
 175         y_real_32x32[j] = y_32x32[i];
 176         y_imag_32x32[j] = y_32x32[i + 1];
 177     }
 178 }
 179
 180 /*
 181     The main function that implements the example functionality.
 182     This example demonstrates the usage of the various FFT kernels provided
 183     with the C6x DSPLIB. The example shows:
 184         - Twiddle factor generation for the various kernels
 185         - Needed scaling to get correct output
 186         - Demonstrates usage of FFT APIs
 187 */
 188
 189 void main () {
 190     /* Generate the input data */
 191     generateInput (NUM_SIN_WAVES);
 192
 193     /* Genarate the various twiddle factors */
 194     gen_twiddle_fft16x16(w_16x16, N);
 195     gen_twiddle_fft16x32(w_16x32, N);
 196     gen_twiddle_fft32x32(w_32x32, N, 2147483647.5);
 197
 198     /* Call the various FFT routines */
 199     DSP_fft16x16(w_16x16, N, x_16x16, y_16x16);
 200     DSP_fft16x32(w_16x32, N, x_16x32, y_16x32);
 201     DSP_fft32x32(w_32x32, N, x_32x32, y_32x32);
 202
 203     /* Call the test code to seperate the real and imaginary data */
 204     seperateRealImg ();
 205 }
 206
 207 /* ======================================================================== */
 208 /*  End of file:  fft_example.c                                             */
 209 /* ------------------------------------------------------------------------ */
 210 /*            Copyright (c) 2011 Texas Instruments, Incorporated.           */
 211 /*                           All Rights Reserved.                           */
 212 /* ======================================================================== */
 213