数据输出说明及配置

3 Mar 2025

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在实际应用中，FFT 计算的数据结果输出通常是复数形式，表示为实部和虚部。对于实数输入的 FFT，输出结果具有对称性，因此只需输出前一半的数据点加上中间的一个点。而对于复数输入的 FFT，输出结果不具有对称性，需要输出所有数据点。

FFT 计算的每个输出点均先输出实部数据（即 y[n]_real）再输出虚部数据（即 y[n]_img）。
对于实数输入的 FFT，只输出 0 到 (N/2) 个点的数据，输出的数据长度为（N/2 + 1），输出的复数为 y[0]_real、y[0]_img、y[1]_real、y[1]_img、…、y[N/2 -1]_real、y[N/2 -1]_img、y[N/2]_real、y[N/2]_img。
对于复数输入的 FFT，需输出 N 个点复数的数据，对应的输出的复数为 y[0]_real、y[0]_img、y[1]_real、y[1]_img、…、y[N-1]_real、y[N-1]_img。

在硬件实现中，输出结果采用 Q15 或 Q31 的定点数表示，详细说明如下。输出结果需要进行缩放，输出缩放系数为 1/N。

表 1. FFT 模块的数据输出 y[n] 说明
定点数	数值范围	输出缩放系数	保存方式
Q15	[-1 , +1）	1/N	采用 1 个 32-bit word 保存，保存在低 16 位。
Q31	[-1 , +1）	1/N	采用 1 个 32-bit word 保存，保存在整个 word，实部和虚部各占一个 word。

输出配置

注：关于单精度数据的详细描述，可查看单精度浮点。

表 2. 输出配置
序号	OUT_TYP	ABS_OUT_EN	FLOAT_OUT_CVR	输出格式
1	0x0/0x2	0x0	0x0	Q31 定点数，按照实部在前、虚部在后的方式输出
2	0x1/0x3	0x0	0x0	Q15 定点数，按照实部在前、虚部在后的方式输出
3	any	0x0	0x1	单精度浮点数，按照实部在前、虚部在后的方式输出
4	0x0/0x1	0x1	any	Q31 定点数，按照幅值在前、相位在后的方式输出
5	0x2/0x3	0x1	any	Q15 定点数，按照幅值在前、相位在后的方式输出

输出数据支持进行幅值和相位计算，即硬件对输出的复数结果进行幅值和相位的计算，减轻后续软件的计算负担。详细说明如下：

配置寄存器 ABS_OUT_EN = 0x1 使能幅值输出。使能后，输出结果为 N 个点实数的数据，即 y[0]_abs、y[0]_ph、y[1] _abs、y[1] _ph、…、y[N-1]_abs、y[N-1]_ph。
幅值的计算方式为 $y [n]_a b s = \sqrt[]{{(y [n]_r e a l)}^{2} + {(y [n]_i m g)}^{2}}$
相位的计算方式为 $y [n]_p h = A t a n 2 (y [n]_i m g, y [n]_r e a l)$